本发明专利技术的目的在于提供一种即使在原始的输入数字信号的稀疏性较低的情况下也能够进行高精度复原的发送装置、接收装置、以及收发系统。为此，包括压缩部(111)，该压缩部(111)使用沃尔什函数对输入数字信号x进行变换，且提取出特定频率分量并进行压缩，生成并输出压缩后的压缩数字信号d。压缩部(11)具有将输入数字信号x与对应于所述特定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵相乘的提取观测矩阵乘法运算部(12)，生成并输出由提取观测矩阵乘法运算部(12)变换后的数字信号作为压缩数字信号d。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及即使在原始的输入数字信号的稀疏性（Sparisity)较低的情况下也 能够进行高精度复原的发送装置、接收装置、以及收发系统。
技术介绍
在要求具有低功耗的无线传感器节点中，削减占较多功耗的无线发送功率是必不 可少的。作为其中一种手段，可通过对发送数据进行数据压缩，减少数据量来削减无线发送 功率。 在一般的数据压缩中，大多使用ZIP、LZH等压缩技术。在采用这些压缩技术的数 据压缩中，需要大量的运算，不适于在要求具有低功耗的无线传感器节点上实施。这是因 为，例如，若将这种数据压缩应用于无线传感器节点，则相比于无线发送功率的削减量，由 压缩运算所消耗的功率上升，由此反而导致整体的功耗增加。 另一方面，对于能够以低功耗进行数据压缩的技术，存在有压缩感知 (Compressivesensoring)。关于压缩感知，在例如非专利文献1中有详细记载。该压缩感 知的概要是利用被认为自然界的大多数信号所具有的信号的稀疏性，根据极少数被压缩的 数据高精度地复原原始信号的技术。压缩感知中的压缩运算仅通过矩阵乘法来进行，因此 运算较为容易，尤其在非专利文献1中，通过使用随机观测矩阵作为用于运算的矩阵，从而 仅通过加减法运算就能实现压缩运算，该随机观测矩阵是通过在矩阵元素中将±1随机排 列而得到的。 具体而言，若将原始数据的个数设为N，压缩运算后得到的压缩后数据的个数设为 M，则当然N>Μ。若用N维的向量即输入数字信号X表示原始数据，Μ维的向量即压缩数字 信号d表示压缩后的数据，则压缩感知中的压缩运算如下式（1)所示，可通过将Μ行Ν列的 观测矩阵Φ与输入数字信号X相乘来求得压缩数字信号d。 d=Φχ... (1) 这里，原始的输入数字信号χ需要具有稀疏性。当输入数字信号χ具有稀疏性时， 使用适当的Ν行Ν列的基底变换矩阵Ψ，可将输入数字信号X表示为下式（2)。 χ=Ψs··· (2) 这里，S是Ν维的向量，当输入数字信号X具有稀疏性时，S的向量分量的大部分变 为〇〇 输入数字信号χ在具有上述稀疏性时，若使用元素随机的矩阵作为观测矩阵Φ， 则基于观测矩阵Φ、基底变换矩阵Ψ、以及压缩数字信号d，使用L1范数最小化法等，能够 高精度地复原原始的输入数字信号X。 另外，在非专利文献1中，通过将±1随机排列而得到的矩阵用于观测矩阵Φ，从而仅 通过加减法运算来实现压缩运算。并且，由于式（1)是矩阵乘法运算，因此，数据压缩时的 运算量变为MXN。 此外，在专利文献1中，公开了通过使用FFT，将数据压缩时的运算量从MXN削减 至N+NX(log2)N的技术。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本专利特开2013-90097号公报 非专利文献 非专利文献1 :"使用循环矩阵的传感器节点上的压缩感知的安装及功耗的评 价"（循環行列奁用七>寸y-卜'、上'①圧縮七>シ>夕①実装t消費電力①評価）， 佐佐木达哉著，IPSJSIG技术报告2012(TechnicalR印ort2012)
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题 然而，对于利用非专利文献1所记载的现有的观测矩阵进行的针对经过数据压缩 后的压缩数字信号d的复原，在原始的输入数字信号X具有较高的稀疏性的情况下能够高 精度地进行复原，而在原始的输入数字信号X的稀疏性较低的情况下，则无法高精度地进 行复原。 本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使在原始的输入数字信 号的稀疏性较低的情况下也能够进行高精度复原的发送装置、接收装置、以及收发系统。 解决技术问题所采用的技术方案 为了解决上述问题，达成目的，本专利技术所涉及的发送装置的特征在于，包括压缩 部，该压缩部使用沃尔什函数对输入数字信号进行变换，提取出特定频率分量并进行压缩， 生成并输出压缩后的压缩数字信号。 本专利技术所涉及的发送装置的特征在于，在上述专利技术中，所述压缩部使用对应于所 述特定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵来对所述输入数字信号进行变换，生成并输出该 变换得到的数字信号作为所述压缩数字信号。 本专利技术所涉及的发送装置的特征在于，在上述专利技术中，对应于所述特定频率分量 的沃尔什函数的观测矩阵是抽选出沃尔什函数的对应于特定频率分量的行而得到的矩阵。 本专利技术所涉及的发送装置的特征在于，在上述专利技术中，所述压缩部对输入数字信 号进行高速沃尔什?哈达玛变换，从该变换得到的数字信号中抽选并输出对应于所述特定 频率分量的部分。 本专利技术所涉及的接收装置的特征在于，包括复原部，该复原部将通过使用沃尔什 函数进行变换、提取特定频率分量来进行压缩后得到的压缩数字信号，使用对应于所述特 定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵进行复原而得到发送侧的输入数字信号。 本专利技术所涉及的接收装置的特征在于，在上述专利技术中，所述复原部使用对应于所 述特定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵以及对应于离散傅里叶逆变换的基底变换矩阵， 来对所述输入数字信号进行复原。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，包括：发送装置，该发送装置具有使用沃尔 什函数对输入数字信号进行变换，提取出特定频率分量进行压缩，生成并输出压缩后的压 缩数字信号的压缩部、及以无线方式输出和发送所述压缩数字信号的发送部；以及接收装 置，该接收装置具有接收由所述发送部以无线方式输出和发送的所述压缩数字信号的接收 部、及将所述接收部接收到的所述压缩数字信号，使用对应于所述特定频率分量的沃尔什 函数的观测矩阵进行复原而得到所述输入数字信号的复原部。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，在上述专利技术中，所述压缩部使用对应于所 述特定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵来对所述输入数字信号进行变换，生成并输出该 变换得到的数字信号作为所述压缩数字信号。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，在上述专利技术中，对应于所述特定频率分量 的沃尔什函数的观测矩阵是抽选出沃尔什函数的对应于特定频率分量的行而得到的矩阵。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，在上述专利技术中，所述压缩部对输入数字信 号进行高速沃尔什?哈达玛变换，从该变换得到的数字信号中抽选并输出对应于所述特定 频率分量的部分。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，在上述专利技术中，所述压缩部将抽选对应于 所述特定频率分量的部分时以不按频率顺序进行排序的方式抽选出的数字信号生成并输 出作为所述压缩数字信号，所述复原部具有将所输入的所述压缩数字信号按所述沃尔什函 数的频率顺序进行排序的排序部，将由所述排序部排序后的所述压缩数字信号，使用对应 于所述特定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵进行复原而得到所述输入数字信号。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，在上述专利技术中，所述复原部使用对应于所 述特定频率分量的沃尔什函数的观测矩阵以及对应于离散傅里叶逆变换的基底变换矩阵， 来对所述输入数字信号进行复原。 本专利技术所涉及的收发系统的特征在于，包括：发送装置，该发送装置具有：使用沃 尔什函数对输入数字信号进行变换，提取出特定频率分量进行压缩，生成并输出压缩后的 第1压缩数字信号的第1压缩部；利用使用了随机矩阵的观测矩阵对输入数字信号进行变 换，生成并输出压缩后的第2压缩数字信号的第2压缩部；基于切换指示信号来切换所述第 1压缩部和所述第2压缩部的处理的发送侧切换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发送装置，其特征在于，包括压缩部，该压缩部使用沃尔什函数对输入数字信号进行变换，提取出特定频率分量并进行压缩，生成并输出压缩后的压缩数字信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：河上春树，浅见徹，川原圭博，木代雅巳，工藤高裕，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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