(57)【要約】【課題】複数の異なる周波数帯域を用いた信号を含むデジタル信号に対して、受信される信号の中心周波数、信号帯域幅、変調方式などの情報が必要なＢＰＦを用いることなく、信号の圧縮を行う情報圧縮装置に関する。【解決手段】異なる周波数を利用する複数の無線システムから送信される信号を受信して得られた受信信号に対し受信信号の時間・周波数変換を行い受信信号の周波数スペクトルを得る時間・周波数変換部と、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値に基づき、無信号であるか否かを判定し、無信号であると判定された帯域の信号については無信号に置き換える無信号周波数帯域判定部と、前記無信号周波数帯域判定部からの信号を圧縮する情報圧縮部と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
2011176429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数を利用する複数の無線システムから送信される信号を受信して得られた受信信号に対し受信信号の時間・周波数変換を行い受信信号の周波数スペクトルを得る時間・周波数変換部と、
前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値に基づき、無信号であるか否かを判定し、無信号であると判定された帯域の信号については無信号に置き換える無信号周波数帯域判定部と、
前記無信号周波数帯域判定部からの信号を圧縮する情報圧縮部と、
を有することを特徴とする情報圧縮装置。
【請求項２】
請求項１記載の情報圧縮装置において、
前記無信号周波数帯域判定部は、無信号判定閾値と、前記周波数スペクトルとを比較し、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値が前記無信号判定閾値以上であれば、元の値のままにし、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値が前記無信号判定閾値未満であれば無信号にする
ことを特徴とする情報圧縮装置。
【請求項３】
請求項２記載の情報圧縮装置において、
前記情報圧縮部は、無信号周波数帯域判定部からの信号に対し、差分符号化による圧縮、連長圧縮、整数値に置換して整数符号化による圧縮、エントロピー符号化による圧縮、ユニバーサル符号化による圧縮、線形予測符号化による圧縮のうち、いずれかによって圧縮を行う
ことを特徴とする情報圧縮装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の情報圧縮装置において、
前記時間・周波数変換部から得られる周波数スペクトルのスペクトル振幅値を測定し、スペクトル振幅値のピーク値を得るピークスペクトル振幅値測定部と、
前記得られたスペクトル振幅値のピーク値に定数を乗じて無信号判定閾値を算出する閾値設定部と、を有し、
前記無信号周波数帯域判定部は、前記閾値設定部が算出した無信号判定閾値と前記周波数スペクトルとを比較する
ことを特徴とする情報圧縮装置。
【請求項５】
請求項１に記載の情報圧縮装置において、
前記時間・周波数変換部から得られる周波数スペクトルのスペクトル振幅値を測定し、スペクトル振幅値のピーク値を得るピークスペクトル振幅値測定部と、
前記スペクトル振幅値のピーク値を含まない範囲におけるスペクトル振幅値の測定を行う雑音スペクトル振幅値測定部と、
前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値がピークとなる周波数およびスペクトル振幅値が雑音レベルと交差する周波数の測定をする雑音レベル交点周波数測定部と、
前記の周波数スペクトルのピーク振幅値とピークとなる周波数、および雑音周波数スペクトル振幅値および周波数測定値をもとに、有信号である信号帯域を推定する有信号帯域推定部とを有し、
前記無信号周波数帯域判定部は、前記有信号帯域推定部によって推定された有信号帯域内のスペクトル振幅値については元の値のままにし、有信号帯域外のスペクトル振幅値については、無信号にする
ことを特徴とする情報圧縮装置。
【請求項６】
コンピュータの時間・周波数変換部が、
異なる周波数を利用する複数の無線システムから送信される信号を受信して得られた受信信号に対し受信信号の時間・周波数変換を行い受信信号の周波数スペクトルを得て、
コンピュータの無信号周波数帯域判定部が、
前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値に基づき、無信号であるか否かを判定し、無信号であると判定された帯域の信号については無信号に置き換え、
コンピュータの情報圧縮部が、
前記無信号周波数帯域判定部からの信号を圧縮する
ことを特徴とする情報圧縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域一括無線送受信システムと信号処理部間の伝送信号を圧縮する情報圧縮装置、情報圧縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる帯域を用いる複数の無線システムを同時に収容する広帯域一括受信機では、すべての信号を一括して受信を行う。
図１に、複数帯域無線送受信機システムの一例を示す。
図１において異なる無線システムを利用する複数の無線機から送信された信号を、複数帯域無線送受信機102が受信し、ネットワーク103を通じて信号処理部104に信号を送信する。ここでは、無線システムＡにおける無線機である無線システムＡ無線機１０１A、無線システムＢにおける無線機である無線システムＢ無線機１０１Ｂ、無線システムＣにおける無線機である無線システムＣ無線機１０１Ｃから送信される。
図１のネットワーク103でデジタル信号を用いる場合、複数帯域無線送受信機102のアナログ/デジタル変換機がアナログ/デジタル変換（以下、A/D変換と記す）を行い、受信信号がデジタルデータに変換される。
このA／D変換を行う場合、受信した全無線システムの信号に対して、全情報をそのままＡ／Ｄ変換を行う方法がある。
【０００３】
このように、受信された信号にそのままA/D変換を行うと、無線信号をＡ／D変換して得られたデータである電波データが膨大になるため、これまで予め所望の帯域以外を帯域制限フィルタ（以下、BPFと記す）で制限し、所望の帯域を対象としてA/D変換を行う方式が開示されてきた（例えば、非特許文献1）。この方法によれば、ＢＰＦの帯域外の信号は、Ａ／Ｄ変換もネットワークでの伝送も行わないことから、ネットワークに大きな伝送容量の要求が必要なくなるというメリットが得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Receiver Architectures for Software-defined Radios in Mobile Terminals: the Path to Cognitive Radios, Bourdoux Andre; Craninckx, Jan; Dejonghe, Antoine; Van der Perre, Liesbet, Radio and Wireless Symposium, 2007 IEEE, 9-11 Jan. 2007 Page(s):535 - 538
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一括して受信した全無線システムの信号に対して、複数帯域無線送受信機において全情報を失わずにA/D変換を行う方法では、受信される信号の中心周波数、信号帯域幅、変調方式などの情報を得る必要がなく、運用の自由度あるが、複数帯域無線送受信機が高いサンプリング周波数でA/D変換を行う必要が生じる。このため、Ａ／Ｄ変換により発生する信号は膨大な量になり、そのまま信号を信号処理部へ送信するためには、伝送するネットワークに大きな伝送容量が要求されるという問題があった。
【０００６】
一方、Ａ／Ｄ変換される無線信号についてBPFであらかじめ帯域制限を行った上でA／D変換を行う方式では、ＢＰＦの帯域外の信号はＡ／Ｄ変換もネットワークでの伝送も行わないことから、ネットワークへの大きな伝送容量の要求が必要なくなるというメリットが得られる。しかし、この方式では、ＢＰＦの設定等を行う観点から、受信される信号の中心周波数、信号帯域幅、変調方式などの情報を得る必要があり、運用の自由度に制限が設けられるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の異なる周波数帯域を用いた信号を含むデジタル信号に対して、受信される信号の中心周波数、信号帯域幅、変調方式などの情報が必要なＢＰＦを用いることなく、信号の圧縮を行うことで、信号処理部へのネットワークに必要な伝送容量の削減と運用の自由度の両立をすることができる情報圧縮装置、情報圧縮方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、異なる周波数を利用する複数の無線システムから送信される信号を受信して得られた受信信号に対し受信信号の時間・周波数変換を行い受信信号の周波数スペクトルを得る時間・周波数変換部と、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値に基づき、無信号であるか否かを判定し、無信号であると判定された帯域の信号については無信号に置き換える無信号周波数帯域判定部と、前記無信号周波数帯域判定部からの信号を圧縮する情報圧縮部と、を有する。
【０００９】
この発明では、信号に対して時間・周波数変換を行い、無信号の周波数帯域を検出し、無信号周波数帯域分の情報を圧縮する。
【００１０】
また、本発明は、上述の情報圧縮装置において、前記無信号周波数帯域判定部は、無信号判定閾値と、前記周波数スペクトルとを比較し、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値が前記無信号判定閾値以上であれば、元の値のままにし、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値が前記無信号判定閾値未満であれば無信号にすることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、無信号である周波数領域を判断するためにある閾値を基に得られるスペクトル振幅値に対して閾値判定を行い、閾値を下回っている周波数帯域を無信号帯域とし、無信号帯域のスペクトル振幅値を置換する。
【００１２】
また、本発明は、上述の情報圧縮装置において、前記情報圧縮部は、無信号周波数帯域判定部からの信号に対し、差分符号化による圧縮、連長圧縮、整数値に置換して整数符号化による圧縮、エントロピー符号化による圧縮、ユニバーサル符号化による圧縮、線形予測符号化による圧縮のうち、いずれかによって圧縮を行うことを特徴とする。
【００１３】
この発明では、閾値判定に用いる閾値の設定法として、周波数スペクトルの振幅値のピークを検出し、ピーク値を基準として閾値を設定する。
【００１４】
また、本発明は、上述の情報圧縮装置において、前記時間・周波数変換部から得られる周波数スペクトルのスペクトル振幅値を測定し、スペクトル振幅値のピーク値を得るピークスペクトル振幅値測定部と、前記得られたスペクトル振幅値のピーク値に定数を乗じて無信号判定閾値を算出する閾値設定部と、を有し、前記無信号周波数帯域判定部は、前記閾値設定部が算出した無信号判定閾値と前記周波数スペクトルとを比較することを特徴とする。
【００１５】
この発明では、無信号である周波数領域を判断するために周波数スペクトル振幅値のピークを検出し、ピーク値と雑音スペクトル振幅値から有信号帯域を推定し、無信号周波数帯域のスペクトル振幅値を置換する。
【００１６】
また、本発明は、上述の情報圧縮装置において、前記時間・周波数変換部から得られる周波数スペクトルのスペクトル振幅値を測定し、スペクトル振幅値のピーク値を得るピークスペクトル振幅値測定部と、前記スペクトル振幅値のピーク値を含まない範囲におけるスペクトル振幅値の測定を行う雑音スペクトル振幅値測定部と、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値がピークとなる周波数およびスペクトル振幅値が雑音レベルと交差する周波数の測定をする雑音レベル交点周波数測定部と、前記の周波数スペクトルのピーク振幅値とピークとなる周波数、および雑音周波数スペクトル振幅値および周波数測定値をもとに、有信号である信号帯域を推定する有信号帯域推定部とを有し、前記無信号周波数帯域判定部は、前記有信号帯域推定部によって推定された有信号帯域内のスペクトル振幅値については元の値のままにし、有信号帯域外のスペクトル振幅値については、無信号にすることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、無信号周波数帯域の振幅値が置換された周波数スペクトルに対して情報圧縮を行い、電波データの圧縮を行う。
【００１８】
また、本発明は、コンピュータの時間・周波数変換部が、異なる周波数を利用する複数の無線システムから送信される信号を受信して得られた受信信号に対し受信信号の時間・周波数変換を行い受信信号の周波数スペクトルを得て、コンピュータの無信号周波数帯域判定部が、前記周波数スペクトルのスペクトル振幅値に基づき、無信号であるか否かを判定し、無信号であると判定された帯域の信号については無信号に置き換え、コンピュータの情報圧縮部が、前記無信号周波数帯域判定部からの信号を圧縮することを特徴とする情報圧縮方法である。
【００１９】
本発明は、無線信号について、Ａ／Ｄ変換を行い、次に周波数スペクトルの振幅値が閾値以下のものを無信号と判定し、これを圧縮した上で、ネットワークで送信する。
これにより、受信される信号の中心周波数、信号帯域幅、変調方式などの情報が予め必要なＢＰＦを用いることなく、また、信号の圧縮を行うことで、信号処理部に至るネットワークに必要な伝送容量を削減と運用の自由度の両立を提供することが実現できる。また、本発明は、後述する数値シミュレーション結果に示すように、パラメータ（閾値、圧縮率）の設定により、情報圧縮を行っても、符号誤り率（ＢＥＲ）の劣化を抑圧することが確認できた。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、この発明によれば、受信信号を時間・周波数変換処理をして得られる周波数スペクトルのスペクトル振幅値を利用して無信号帯域であるか否かを判定し、無信号帯域のスペクトル値を圧縮が容易な値に置き換えることで圧縮を行う。これにより、複数の異なる周波数帯域を用いた信号を含むデジタル信号に対して、受信される信号の中心周波数、信号帯域幅、変調方式などの情報が必要なＢＰＦを用いることなく、信号の圧縮を行うことができる。従って、信号処理部へのネットワークに必要な伝送容量を削減と運用の自由度の両立をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】複数帯域無線送受信システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態における情報圧縮装置２００の機能を表すブロック図である。
【図３】情報圧縮装置２００の動作を説明するフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における情報圧縮装置３００の機能を表すブロック図である。
【図５】情報圧縮装置３００の動作を説明するフローチャートである。
【図６】情報圧縮装置のシミュレーション条件を表す図である。
【図７】第１の実施形態と既存技術の比較におけるSNRとBERの関係の評価結果を示す図である。
【図８】第１の実施形態におけるSNRと圧縮率の関係を示す図である。
【図９】第２の実施形態と既存技術の比較におけるSNRとBERの関係の評価結果を示す図である。
【図１０】第２の実施形態におけるSNRと圧縮率の関係を示す図である。
【図１１】第１および第２の実施形態における信号処理の概略を説明する図である。
【図１２】第1の実施形態における無信号判定方法を行う場合における波形を示す図である。
【図１３】第２の実施形態における無信号判定方法を行う場合における波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態による広帯域一括無線送受信システムについて図面を参照して説明する。本実施形態における広帯域一括無線送受信システムは、上述した図１の構成と同様であるが、複数帯域無線送受信機１０２の機能が相違する。以下、本実施形態における情報圧縮装置２００について説明する。
【００２３】
《第１の実施形態》
図２は、本実施形態における情報圧縮装置２００の機能を表すブロック図である。情報圧縮装置２００は、複数帯域無線送受信機１０２に搭載され、複数帯域無線送受信機１０２が受信した受信信号を入力し、以下に説明する情報圧縮処理を行い、複数帯域無線送受信機１０２内の後段の信号処理部に出力をする。
この情報圧縮装置２００において、時間・周波数変換部２０１は、異なる周波数を利用する複数の無線システムから送信される信号を受信して得られた受信信号に対し受信信号の時間・周波数変換を行い受信信号の周波数スペクトルを得る。ピークスペクトル振幅値測定部２０２は、時間・周波数変換部２０１から得られる周波数スペクトルのスペクトル振幅値を測定し、スペクトル振幅値のピーク値を得る。閾値設定部２０３は、ピークスペクトル振幅値測定部２０２によって得られたスペクトル振幅値のピーク値に定数を乗じて無信号判定閾値を算出する。
【００２４】
閾値判定・置換部２０４は、周波数スペクトルのスペクトル振幅値に基づき、帯域毎に、無信号であるか否かを判定し、無信号であると判定された帯域の信号については無信号に置き換える。この閾値判定・置換部２０４は、閾値設定部２０３が算出した無信号判定閾値と、周波数スペクトルとを比較し、周波数スペクトルのスペクトル振幅値が無信号判定閾値以上であれば、元の値の信号（有信号）にし、周波数スペクトルのスペクトル振幅値が無信号判定閾値未満であれば無信号とし、これらの信号を符号化する。
【００２５】
情報圧縮部２０５は、差分符号化による圧縮、連長圧縮、整数値に置換して整数符号化による圧縮、エントロピー符号化による圧縮、ユニバーサル符号化による圧縮、線形予測符号化による圧縮のうち、いずれかによって圧縮を行う。
【００２６】
次に、上述の情報圧縮装置２００の動作を説明する。
図3は、図2の201への入力信号から205の出力信号を得るまでのフローチャートを示す。
時間・周波数変換部２０１は、各無線通信システムの無線機から送信される、複数の異なる帯域の信号を含む受信信号を取得し（ステップＳ１０２）、時間・周波数変換処理を行い周波数スペクトルに変換する（ステップＳ１０４）。このステップS104の時間・周波数変換処理は、離散フーリエ変換、高速フーリエ変換、短時間フーリエ変換、ウェーブレット変換、ウィグナー分布等を含む。
【００２７】
時間・周波数変換処理が行われると、ピークスペクトル振幅値測定部２０２は、周波数スペクトルの同相成分および直交成分からスペクトルの振幅値を求め、ピーク振幅値の検出をする（ステップＳ１０６）。ピークの検出法として、全スペクトルの中で最大の振幅を持つものを検出する方法、周辺周波数のスペクトル振幅との平均値をとり、増加傾向から減少傾向に転じる周波数を選択する方法がある。
【００２８】
ピーク振幅値の検出が行われると、閾値設定部２０３は、無信号領域の判定に用いる閾値を決定する（ステップＳ１０８）。閾値設定部２０３は、この閾値を、検出したピーク振幅値に対して、閾値設定定数を乗じた値を求めることによって決定する。このとき基準とするスペクトル振幅の最大値は、雑音の影響を低減するために周辺のスペクトル振幅との平均値を用いることもできる。
【００２９】
閾値が決定されると、閾値判定・置換部２０４は、閾値判定・置換処理を行う（ステップＳ１１０）。すなわち、閾値判定・置換部２０４は、ステップＳ１０４で得られたスペクトルのスペクトル振幅値が、閾値設定部２０３によって決定された閾値より小さいか否かを判定し、スペクトル振幅値が閾値未満である場合（ステップS110−YES）、その周波数に信号が存在しないと判断し、スペクトル値を無信号を表す符号に置き換える（ステップＳ１１２）。
【００３０】
一方、スペクトル振幅値が閾値以上である場合（ステップS110−NO）、閾値判定・置換部２０４は、その周波数に信号が存在すると判断し、スペクトル値は元の値を維持する。閾値判定・置換部２０４が置き換える符号は、他の有信号領域の値と判別でき、かつ後述の情報圧縮に適したものを用いる。例えば、無信号を表す符号として全ビット0や全ビット1を用いることもできる。閾値との比較に関して、雑音の影響を低減するために周囲のスペクトル振幅との平均値を用いることができる。また、スペクトル振幅が閾値を上回っていた場合でも周囲のスペクトル振幅が閾値を下回っている場合、雑音の影響とみなしてこれも置き換えることで後述の圧縮の効率を高めることもできる。
【００３１】
閾値判定・置換部２０４は、全振幅値の閾値判定が終了したか否かを判定し、全振幅値の閾値判定が終了していなければ（ステップＳ１１４−ＮＯ）、ステップＳ１１０に移行し、各スペクトルの振幅値の閾値判断処理やスペクトル値の置換処理（ステップS112）を行う。
【００３２】
一方、全振幅値の閾値判定が終了した場合（ステップＳ１１４−ＹＥＳ）、情報圧縮部２０５は、閾値判定・置換処理が行われたスペクトルに対して、情報圧縮処理を行う（ステップＳ１１６）。ここで、情報圧縮部２０５は、差分符号化圧縮、連長圧縮、スペクトル値を整数とみなしてアルファ符号やガンマ符号などの整数の符号化を用いた圧縮、エントロピー圧縮、辞書式圧縮などのユニバーサル符号化を用いた圧縮、線形予測符号化による圧縮などの圧縮アルゴリズムを用いることができる。圧縮アルゴリズムとして、無信号と判断されたスペクトルに対して、スペクトルの同相成分に無信号を表す符号、直交成分の代わりに無信号領域が連続する数を出力することで連長圧縮を行うこともできる。情報圧縮部２０５は、情報圧縮処理を終了すると、圧縮が行われたスペクトル値のデータを出力する。これにより、情報圧縮装置２００が搭載された複数帯域無線送受信機１０２からネットワーク１０３を介して信号処理部１０４に対して圧縮が行われたデータが送信される。
【００３３】
上述した実施形態によれば、受信した信号の周波数スペクトルの振幅値から閾値以下の信号を無信号と判断するようにした。ここで用いられる閾値は、スペクトル振幅値の最大値に一定の割合を乗じた相対値、または一定値によって設定されるため、設定値は信号の中心周波数、伝送速度、変調方式、および雑音電力に依存しない。このように、適切な無信号領域判定閾値を設定し、周波数スペクトルの振幅値が小さい帯域のスペクトル情報のみを削ることにより、BER特性の劣化なしに伝送信号の圧縮が可能である。
【００３４】
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について説明する。
図４は、第２の実施形態における情報圧縮装置３００の機能を表すブロック図である。時間・周波数変換部３０１、ピークスペクトル振幅値測定部３０２、情報圧縮部３０７、は、第１の実施形態における、時間・周波数変換部２０１、ピークスペクトル振幅値測定部２０２、情報圧縮部２０５とそれぞれ対応しており、第１の実施形態と同様の機能を有する。
【００３５】
雑音スペクトル振幅値測定部３０３は、スペクトル振幅値のピーク値を含まない範囲におけるスペクトル振幅値の測定を行い、無信号である雑音スペクトルのスペクトル振幅値の測定を行う。雑音レベル交点周波数測定部３０４は、周波数スペクトルのスペクトル振幅値がピークとなる周波数およびスペクトル振幅値が雑音レベルと交差する周波数の測定をする。
【００３６】
有信号帯域推定部３０５は、周波数スペクトルのピーク振幅値とピークとなる周波数、および雑音周波数スペクトル振幅値および周波数測定値をもとに、有信号である信号帯域を推定する。無信号帯域振幅値置換部３０６は、有信号帯域推定部３０５によって推定された有信号帯域内のスペクトル振幅値については元の値の信号（有信号）にし、有信号帯域外のスペクトル振幅値については、無信号とし、これらの信号を符号化する。
【００３７】
次に、図４の構成における情報圧縮装置３００の動作について説明する。
図５は、情報圧縮装置３００の動作を説明するフローチャートである。
ここでは、上述した第1の実施形態と同様に、時間・周波数変換部３０１は、複数の異なる帯域の信号を含む受信信号を取得し（ステップＳ２０２）、時間・周波数変換を行い周波数スペクトルに変換する（ステップＳ２０４）。
【００３８】
時間・周波数変換処理が行われると、ピークスペクトル振幅値測定部３０２は、周波数スペクトルの同相成分および直交成分からスペクトルの振幅値を求め、ピーク振幅値の検出を行う（ステップＳ２０６）。ピーク振幅値検出方法は、第1の実施形態と同様の方式を用いることができる。
また、時間・周波数変換処理が行われると、雑音スペクトル振幅値測定部３０３は、時間・周波数変換部３０１から得られる周波数スペクトルに対し、雑音のスペクトル振幅値の測定を行う（ステップＳ２０８）。雑音スペクトル振幅値の測定方法としては、周辺周波数のスペクトル振幅値との平均値を取り、該平均値が周辺周波数で変化しない周波数を探索する方法、大きな振幅値を持つピークが存在しない帯域のスペクトル振幅値の平均値を測定する方法などを用いることができる。
【００３９】
雑音のスペクトル振幅値の測定が行われると、雑音レベル交点周波数測定部３０４は、スペクトルのピーク振幅値を与える周波数周辺で、スペクトル振幅値が雑音スペクトル振幅値測定部３０３から出力される雑音スペクトル振幅値の測定値を下回る雑音レベル交点周波数測定を行う（ステップＳ２１０）。この雑音レベル交点周波数の測定は、スペクトルのピーク振幅値となる周波数に近い周波数から高周波数側、低周波数側それぞれの周波数スペクトル振幅値を測定し、最初にスペクトル振幅値が雑音レベルを下回る周波数とする。雑音レベルと比較する振幅値は、雑音の影響を低減するために周辺のスペクトル振幅との平均値を用いることもできる。
【００４０】
次に、有信号帯域推定部３０５は、ピークスペクトル振幅値測定部302から得られるピーク振幅値Apeakおよびピーク振幅値となる周波数fpeak、雑音スペクトル振幅値測定部303より得られる雑音スペクトル振幅値Anoise、雑音レベル交点周波数測定部304から得られる雑音レベル交点周波数（高周波数側fnoise_u、低周波数側fnoise_l）を用いて有信号帯域推定処理を行う（ステップＳ２１２）。
有信号帯域推定では、前述の測定値から信号のスペクトル振幅値が0となるゼロ交点周波数を高周波数側（fzero_u）、低周波数側（fzero_l）について各々推定し、この周波数間の帯域が有信号帯域であると推定する。ゼロ交点周波数推定には、ピーク振幅値となる周波数と雑音レベル交点周波数との間の周波数の振幅値を加えて用いることもできる。ゼロ交点周波数推定には、直線推定、多項式推定、関数推定などを用いることができる。
【００４１】
直線推定の場合は、以下の数式から求められる。
【００４２】
【数１】
2011176429.tif 000003
【００４３】
【数２】
2011176429.tif 000004
【００４４】
ここで、αは、有信号帯域の推定値を設定する値である。αは一定値とすることも、適応的に設定することもできる。αを1よりも大きく設定することで誤ってスペクトルを削りすぎてしまうことを防ぐことができる。逆にαを1よりも小さく設定することで必要以上に広がった推定帯域幅を削減することができる。
【００４５】
無信号帯域振幅値置換部３０６は、有信号帯域推定処理で有信号と判定された帯域のスペクトル振幅値に対して振幅値置換処理を行う（ステップＳ２１４）。ここでは、有信号帯域内のスペクトル振幅値については元の値を維持し、有信号帯域以外のスペクトル振幅値については、無信号とし、これらの信号が、符号化される。ここでは、有信号帯域内の信号は、元の値に応じて符号化され、有信号帯域外について、無信号を表す値に符号化される。振幅値置換処置が行われると、情報圧縮部３０７は、振幅値置換処置が行われた信号に対し、情報圧縮処理を行い（ステップＳ２１６）、情報圧縮処理により圧縮が行われたスペクトル値のデータを出力する（ステップＳ２１８）。この振幅値置換処理および情報圧縮処理には、第1の実施形態と同様の方法を用いることができる。
【００４６】
以上説明した第２の実施形態によれば、受信信号の周波数スペクトルの振幅値のピークと雑音スペクトルの値、および雑音レベルと交差する周波数から信号の周波数帯域幅を推定し、いずれのピークからの推定帯域幅にも含まれない周波数を無信号帯域と判断するようにした。この帯域推定にはスペクトルの振幅値のみを用いるため、信号の中心周波数、伝送速度および変調方式に依存しない。この結果、複数帯域無線送受信機の受信信号を後段の信号処理部に送信する際に、受信信号の中心周波数や帯域幅の情報なしに無信号帯域を推定し、無信号判定閾値を十分低く設定した場合にはBERの劣化なしに伝送信号を圧縮することが可能である。
【００４７】
次に、上述した実施形態における数値シミュレーションの結果を以下に説明する。
図６は、図2に示した第1の実施形態における情報圧縮装置２００の構成であるシミュレーションモデルに対して用いたシミュレーション条件を表す図である。図６では、シミュレーション条件として、受信信号対雑音電力比（SNR）に対する受信信号ビット誤り率（BER）と圧縮率（Compression ratio）の特性を求めた。ここで圧縮率は、圧縮後のデータ量を圧縮前のデータ量で割った値である。
【００４８】
情報圧縮アルゴリズムとしては、スペクトル置換が行われたことと、スペクトルが連続する個数を表現する符号を伝送するランレングス符号化を用いた。
比較対象の従来技術として、受信された信号の中心周波数および周波数帯域幅に合わせた理想矩形バンドパスフィルタ（BPF）を用いた場合の特性を合わせて示した。
【００４９】
図7は、受信SNRとBERの関係を示す図である。無信号判定閾値の値は、ピークスペクトル振幅値からの減衰量で表現している。無信号判定閾値をピークスペクトル振幅値の15dBよりも下に設定した場合、圧縮を用いない場合と同等のBERを得ることができる。
【００５０】
図8は、第１の実施形態を適用した場合の受信SNRと信号圧縮効果を示したものである。無信号判定閾値のピークスペクトル振幅からの減衰量をdBで表した値に対して、SNRが10dB程度低い値から圧縮の効果が得られ、SNRが十分大きい場合には受信信号帯域に占める有信号帯域の割合と同程度まで伝送量の圧縮が可能である。
【００５１】
上述した実施形態により、情報圧縮装置２００の受信信号を後段の信号処理部に送信する際に、受信信号の中心周波数や帯域幅の情報なしに無信号帯域を推定し、無信号判定閾値を十分低く設定した場合にはBERの劣化なしに伝送信号を圧縮することが可能である。
【００５２】
次に、上述した実施形態における数値シミュレーションの結果を以下に説明する。
ここでは、図4に示した第2の実施形態における情報圧縮装置３００の構成であるシミュレーションモデルに対して図６のシミュレーション条件を適用した場合の受信SNRに対するBERと圧縮率の特性を求めた。
【００５３】
図9は、第2の実施形態における受信SNRとBERの関係を示す図である。αを0.7以上に設定した場合、SNRが3dB以上の場合に理想BPFの場合と同等のBERを得ることができる。SNRが3dBを下回った場合にはBERが劣化するが、αを大きく設定することで伝送する周波数帯域のマージンを確保し、スペクトルの削りすぎを防ぐことで特性劣化を抑えることができる。
【００５４】
図10は、上述した第２の実施形態を適用した場合の受信SNRと信号圧縮効果を示したものである。αを0.7に設定した場合、SNRが高い場合には理想BPF比で約1.4倍のデータ量へ圧縮することができる。α=1.0の場合、理想BPFの2.0倍程度のデータ量まで圧縮効果が得られる。α=2.0の場合にはマージンが大きくなるため、データ量は理想BPFの4.0倍になり、圧縮効果が低下する。
【００５５】
図１１は、第１および第２の実施形態における信号処理の概略を説明する図である。
図１１（ａ）は、受信信号の時間・周波数変換部２０１に入力される受信信号の時間波形を表す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の受信信号を時間・周波数変換処理を行って得られた周波数スペクトルの波形を表す図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す受信信号の周波数スペクトルに対して無信号帯域のスペクトルを無信号として置換した後の周波数スペクトルを表す図である。この図１１に示したように、第1および第２の実施形態における複数帯域無線送受信機は、受信した信号の周波数スペクトルの振幅値から閾値以下の信号を無信号と判断する。
【００５６】
図12は、上述した第1の実施形態における無信号判定方法を行う場合における波形を示す図である。この図において、ピークスペクトル振幅値測定部２０２によってピーク振幅値が検出されると、この検出された値が得られる（符号ａ）。閾値設定部２０３は、この得られた値を閾値設定定数を乗じて、無信号判定に用いる閾値を算出する。算出された閾値は、例えば、ピーク振幅値と無信号として見なす振幅値との間の値が得られる。この値が、閾値判定・置換部２０４において用いられる閾値として決定される（符号ｂ）。
【００５７】
図13に、本発明の第2の実施形態の無信号判定方法を行う場合における波形を示す図である。
この図において、ピークスペクトル振幅値測定部３０２によってピーク振幅値が検出されると、この検出された値が得られる（符号ａ）。雑音スペクトル振幅値測定部３０３によって雑音のスペクトル振幅値の測定が行われた後、雑音レベル交点周波数測定部３０４が、スペクトルのピーク振幅値を与える周波数周辺で、雑音レベル交点周波数測定を行い、スペクトルのピーク振幅値となる周波数に近い周波数から高周波数側（符号ｂ）、低周波数側（符号ｃ）それぞれの周波数スペクトル振幅値を測定して、最初にスペクトル振幅値が雑音レベルを下回る周波数を得る。
【００５８】
また、図１における情報圧縮装置２００、３００の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより信号圧縮処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００５９】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００６０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１０１Ａ  無線通信システムＡ無線機
１０１Ｂ  無線通信システムＢ無線機
１０１Ｃ  無線通信システムＣ無線機
１０２  複数帯域無線送受信機
１０３  ネットワーク
１０４  信号処理部
２００、３００  情報圧縮装置
２０１、３０１  時間・周波数変換部
２０２、３０２  ピークスペクトル振幅値測定部
２０３  閾値設定部
２０４  閾値判定・置換部
２０５、３０７  情報圧縮部
３０３  雑音スペクトル振幅値測定部
３０４  雑音レベル交点周波数測定部
３０５  有信号帯域推定部
３０６  無信号周波数帯域振幅値置換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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