JP5693750B2 - スパース信号(sparsesignal)を測定および回復するための方法および装置 - Google Patents
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Description
ここで、d=1〜Dである、ΑdΠdは、測定行列Aの部分行列であり、Πdは、N×Nランダム置換行列(random permutation matrix)であり、Αdは、
ここで、M<<N、J×L=Nであり、スパース信号ベクトルx内の各成分xiは、有限集合Q={X0=0,X1,...,XQ−1}から取られ、q=1〜Q−1の場合、Xqはゼロ以外の数であり、Qは集合のサイズであり、同じ置換行列から生成された測定シンボルは、1つの次元と呼ばれ、Dは、総次元数である。
ここで、K<<N、M<<N、J×L=Nであり、スパース信号ベクトルxは、x={xi}∈RNであり、同じ置換行列から生成された測定シンボルは、1つの次元と呼ばれ、Dは、総次元数である。
i.d=1〜D、j=1〜Jである、
ここで、M<<N、J×L=Nであり、同じ置換行列から生成された測定シンボルは、1つの次元と呼ばれ、Dは、総次元数である、測定手段と、
長さNのスパース信号ベクトルx={xi}を長さMの測定ベクトルyから回復するための回復手段と
を備える。
y=Ax+n (1)
ここで、nは、ゼロ平均を有し、E(|n|2)≦Mσ2である、長さMの雑音ベクトルである。
p(d)(xi=Xq):第dの次元において、xiがXq(q=0〜Q−1)である事後確率(a posteriori probability)。
e(d)(xi=Xq):第dの次元において、xiがXq(q=0〜Q−1)である外部確率(extrinsic probability)。
−一定の反復回数に達した。
−2つの連続する反復において第Dの最尤検出器において生成された事後確率の間の差が事前定義された閾値を下回った。
y=Ax (13)
事態1:測定シンボルが次数0を有する。
事態2:非ゼロ原シンボルの場合、それに関連付けられた少なくとも2つの測定値が次数1を有する(D≧2を仮定する)。
−一定の反復回数に達した。
−スパース信号ベクトル内のすべての原シンボルの回復に成功した。
−
ここで、M<<N、J×L=Nであり、同じ置換行列から生成される測定シンボルは、1つの次元と呼ばれ、Dは、総次元数である、測定手段と、
長さNのスパース信号ベクトルx={xi}を長さMの測定ベクトルyから回復するための回復手段と
を備える。
−一定の反復回数に達した。
−2つの連続する反復において第Dの最尤検出器において生成された事後確率の間の差が事前定義された閾値を下回った。
d=1〜D、j=1〜Jの場合、
−一定の反復回数に達した。
−スパース信号ベクトル内のすべての原シンボルの回復に成功した。
−
Claims (14)
- a.長さMの測定ベクトルyを獲得するために、M×N測定行列Aを用いて、長さNのスパース信号ベクトルx={xi}に対して線形測定を実行するステップであって、前記測定行列Aが、
によって表され、
ここで、d=1〜Dである場合、AdΠdは、前記測定行列Aの部分行列であり、Πdは、N×Nランダム置換行列であり、Adは、
によって表されるJ×N行列であり、
ここで、M<<N、J×L=Nであり、同じ置換行列から生成された測定シンボルは、1つの次元と呼ばれ、Dは、総次元数である、ステップと、
b.前記長さNのスパース信号ベクトルx={xi}を前記長さMの測定ベクトルyから回復するステップと
を含む、スパース信号を測定および回復するための方法。 - 前記スパース信号が、デジタル・スパース信号であり、前記スパース信号ベクトルx内の各成分xiが、有限集合Q={X0=0,X1,...,XQ−1}から取られ、q=1〜Q−1の場合、Xqはゼロ以外の数であり、Qは前記集合のサイズである場合、前記ステップbが、
b1.D個の次元に対してそれぞれ最尤検出を実行するために、D個の最尤検出器を使用するステップであって、第dの最尤検出器が、第dの次元に対して最尤検出を実行するために使用される、ステップと、
b2.所定の条件が満たされるまで、ステップb1を複数回反復して繰り返すステップと、
b3.最後の反復における第Dの最尤検出器の出力に基づいて、前記スパース信号ベクトル内の原シンボルを推定するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ステップb1が、
第dの次元について、前記スパース信号ベクトル内の前記原シンボルについての事後情報を生成するために、第dの次元の測定シンボルと第dの次元における先行情報とに基づいて、最尤検出を実行するステップであって、第dの次元において生成される前記事後情報が、第(mod(d,D)+1)の次元における先行情報を更新するために使用される、ステップ
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記スパース信号が、アナログ・スパース信号である場合、前記ステップbが、
b1.d=1〜D、j=1〜Jの場合、
b2.
ここで、Πd(i)は、第dの置換結果におけるxiのインデックスであり、
を含み、
前記ステップbが、さらに
b3.i=1〜Nの場合、前記スパース信号ベクトルx内の各原シンボルxiについて、以下の式
b4.上記の式が(dm,dn)のペアについて満たされる場合、
ここで、
を含み、
上記のステップb1〜b4の後、前記ステップbが、さらに
b5.回復されたスパース信号を、以下の式
ここで、
b6.所定の条件が満たされるまで、上記のステップb1〜b5を複数回反復して繰り返すステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記所定の条件が、以下のいずれか、すなわち、
−一定の反復回数に達した、
−2つの連続する反復において第Dの最尤検出器において生成された事後確率の間の差が事前定義された閾値を下回った
を含む、請求項2に記載の方法。 - 長さMの測定ベクトルyを獲得するために、M×N測定行列Aを用いて、長さNのスパース信号ベクトルx={xi}に対して線形測定を実行するための測定手段であって、前記測定行列Aが、
ここで、d=1〜Dの場合、AdΠdは、前記測定行列Aの部分行列であり、Πdは、N×Nランダム置換行列であり、Adは、
ここで、M<<N、J×L=Nであり、同じ置換行列から生成された測定シンボルは、1つの次元と呼ばれ、Dは、総次元数である、測定手段と、
前記長さNのスパース信号ベクトルx={xi}を前記長さMの測定ベクトルyから回復するための回復手段と
を備える、スパース信号を測定および回復するための装置。 - 前記スパース信号が、デジタル・スパース信号であり、前記スパース信号ベクトルx内の各成分xiが、有限集合Q={X0=0,X1,...,XQ−1}から取られ、q=1〜Q−1の場合、Xqは、ゼロ以外の数であり、Qは、前記集合のサイズである場合、前記回復手段が、
D個の次元に対してそれぞれ最尤検出を実行するためのD個の最尤検出器を含む検出手段であって、第dの最尤検出器が、第dの次元に対して最尤検出を実行するために使用され、
前記検出手段が、所定の条件が満たされるまで、上述の最尤検出を複数回反復して繰り返す、検出手段と、
最後の反復における第Dの最尤検出器の出力に基づいて、前記スパース信号ベクトル内の原シンボルを推定するための推定手段と
を備える、請求項8に記載の装置。 - 第dの次元について、前記検出手段内の前記第dの最尤検出器が、前記スパース信号ベクトル内の前記原シンボルについての事後情報を生成するために、第dの次元の測定シンボルと第dの次元における先行情報とに基づいて、最尤検出を実行するために使用され、第dの次元において生成される前記事後情報が、第(mod(d,D)+1)の次元における先行情報を更新するために使用される、請求項9に記載の装置。
- 前記スパース信号が、アナログ・スパース信号である場合、前記回復手段が、
d=1〜D、j=1〜Jの場合に、
ここで、Πd(i)は、第dの置換結果におけるxiのインデックスであり、
i=1〜Nの場合に、前記スパース信号ベクトルx内の各原シンボルxiについて、以下の式
上記の式が(dm,dn)のペアについて満たされる場合、
ここで、
回復されたスパース信号を、以下の式
ここで、
前記判断手段が、所定の条件が満たされるまで、上記の判断を複数回反復して繰り返す、更新手段と
を備える、請求項8に記載の装置。 - 前記所定の条件が、以下のいずれか、すなわち、
−一定の反復回数に達したこと、
−2つの連続する反復において生成された事後確率の間の差が事前定義された閾値を下回ったこと
を含む、請求項9に記載の装置。
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