JP7333063B2 - Sensing data compression device, sensing data restoration device, sensing data transmission device, sensing data compression program, sensing data restoration program, and sensing data transmission program - Google Patents
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Description
本発明は、空間的な空き周波数リソースの探知に向けた、センシングデータ圧縮装置およびセンシングデータ復元装置およびセンシングデータ伝送装置およびセンシングデータ圧縮プログラムおよびセンシングデータ復元プログラムおよびセンシングデータ伝送プログラムに関する。 The present invention relates to a sensing data compression device, a sensing data restoration device, a sensing data transmission device, a sensing data compression program, a sensing data restoration program, and a sensing data transmission program for detecting spatially available frequency resources.
物体の状態を認識するセンサに無線機能を取り付けることで、インターネット上でセンサ情報を記録し、状態モニタや機器制御、課金情報の収集などを行う技術は、近年、Machine to Machine (M2M) Communications やInternet of Things (IoT)と呼ばれ、幅広い方面への応用が検討されている。特にセンサ情報収集用の無線通信は、無線センサネットワーク(WSN)と呼ばれている。 By attaching a wireless function to a sensor that recognizes the state of an object, a technology that records sensor information on the Internet, monitors the state of an object, controls equipment, collects billing information, etc. has recently been used in Machine to Machine (M2M) Communications It is called the Internet of Things (IoT), and its application in a wide range of fields is under study. In particular, wireless communication for collecting sensor information is called a wireless sensor network (WSN).
こういったIoT技術等の普及に伴い、2.4GHz帯付近のいわゆるアンライセンスバンドと称される周波数帯の使用頻度が増加する傾向にある。アンライセンスバンドは管理者が無くしかも無線局免許の取得が不要であり、ユーザが自由に周波数リソースを共有することができる。しかしその一方、帯域が非常に限られている(100MHz程度)。そこで、空間的な空き周波数リソースの探査および周波数リソースの有効利用に関する技術が研究開発されている。 With the spread of such IoT technology, the frequency of use of the so-called unlicensed band near the 2.4 GHz band tends to increase. The unlicensed band has no administrator and does not require acquisition of a radio station license, allowing users to freely share frequency resources. On the other hand, however, the bandwidth is very limited (around 100 MHz). Therefore, research and development are being conducted on techniques for searching for spatially available frequency resources and for effectively using frequency resources.
例えば、屋外に固定された受信装置の各周波数帯において受信した電波の受信電力に基づいて、各周波数帯の電波を使用する装置が存在する範囲を推定し、特定されるエリアを表示するマップ情報を表示し、空き周波数リソースの探査に使用する方法が検討されている(特許文献1)。 For example, based on the reception power of radio waves received in each frequency band of a receiving device fixed outdoors, map information that estimates the range where devices that use radio waves of each frequency band exist and displays the specified area. is displayed and used to search for available frequency resources (Patent Document 1).
また、LPWAにおいては、周波数を共有する端末数が増加した場合、パケット衝突が発生する頻度が増え、これを防ぐために、実観測型スペクトラムデータベースと連携し、他システムへの干渉時間比率およびアップリンク通信時のパケットロス率を許容値以下に抑える検討もなされている(非特許文献1)。 In addition, in LPWA, when the number of terminals sharing a frequency increases, the frequency of packet collisions increases. Studies have also been conducted to keep the packet loss rate during communication below an allowable value (Non-Patent Document 1).
しかし、エリア内のセンサ群が測定した電波強度等のデータを集めてエリアマップ情報等として基地局にリアルタイムで送信する場合、周波数リソースを少なからず消費することになる。しかも、リアルタイム性が要求されるほど、言い換えれば遅延の低減が要求されるほど、エリアマップ情報の送信頻度が増え、限りある周波数リソースをさらに圧迫する、といった矛盾が生じる。そこで前記エリアマップの情報量をいかに低減するかが重要となる。 However, when data such as radio wave intensity measured by a group of sensors in an area is collected and transmitted to the base station in real time as area map information or the like, frequency resources will be consumed to some extent. Moreover, as real-time performance is demanded, in other words, as delay reduction is demanded, the frequency of transmission of area map information increases, causing a contradiction in that limited frequency resources are further squeezed. Therefore, how to reduce the amount of information in the area map is important.
本開示の一態様に係るセンシングデータ圧縮装置は、所定のエリアにおける任意の位置から送信される無線端末の信号より前記エリアに設置された複数のセンサが検知した物理量の空間分布情報を送信するセンシングデータ圧縮装置であって、前記空間分布情報から基底セットパターン集合に基づいて重み集合情報を作成するユニットと、前記空間分布情報に代えて前記重み集合情報の全部または一部の要素を送信するユニットを備え、さらに前記基底セットパターン集合は、予め前記エリアにおける複数の位置から送信された既存無線局の信号の物理量を前記複数のセンサが検知して得たデータ集合に基づく空間分布情報集合の主成分分析を実行するユニットにより、予め取得されたものであることを特徴とする。 A sensing data compression device according to an aspect of the present disclosure transmits spatial distribution information of physical quantities detected by a plurality of sensors installed in a predetermined area from a signal of a wireless terminal transmitted from an arbitrary position in the predetermined area. A data compression device, comprising: a unit for creating weight set information based on a base set pattern set from the spatial distribution information; and a unit for transmitting all or part of the elements of the weight set information instead of the spatial distribution information. Further, the base set pattern set is a main spatial distribution information set based on a data set obtained by detecting physical quantities of signals of existing wireless stations transmitted from a plurality of positions in the area in advance by the plurality of sensors. It is characterized in that it is obtained in advance by a unit that performs component analysis.
前記主成分分析を実行するユニットは、前記空間分布情報集合を中心化するユニットと、前記中心化された空間分布情報集合から共分散行列を生成するユニットと、前記共分散行列を固有値分解するユニットを備えていてもよい。 The unit for performing the principal component analysis includes a unit for centering the spatial distribution information set, a unit for generating a covariance matrix from the centered spatial distribution information set, and a unit for eigenvalue decomposition of the covariance matrix. may be provided.
前記重み集合情報の要素を送信するユニットは、前記重み集合情報を構成する各要素の絶対値を評価し、当該絶対値の大きい順に要素を選択して送信するものであって、送信する前記要素の数の上限が全要素の内の上位25%乃至50%の範囲にあってもよい。 The unit for transmitting the elements of the weight set information evaluates the absolute value of each element constituting the weight set information, selects and transmits the elements in descending order of the absolute values, and the elements to be transmitted may be in the range of the top 25% to 50% of all elements .
前記物理量は電波強度であってもよい。 The physical quantity may be radio wave intensity.
本開示の一態様に係るセンシングデータ復元装置は、前記センシングデータ圧縮装置より送信された重み集合情報から前記空間分布情報を復元するセンシングデータ復元装置であって、予め保持されている前記エリアに係る基底セットパターン集合を前記重み集合情報を用いて重み付け演算するユニットを備えたことを特徴とする。 A sensing data restoration device according to an aspect of the present disclosure is a sensing data restoration device that restores the spatial distribution information from the weight set information transmitted from the sensing data compression device, It is characterized by comprising a unit for weighting the base set pattern set using the weight set information.
本開示の一態様に係るセンシングデータ伝送装置は、前記センシングデータ圧縮装置と前記センシングデータ復元装置を備えていてもよい。 A sensing data transmission device according to an aspect of the present disclosure may include the sensing data compression device and the sensing data restoration device.
本開示の一態様に係るセンシングデータ圧縮プログラムは、所定のエリアにおける任意の位置から送信される無線端末の信号より前記エリアに設置された複数のセンサが検知したデータに基づく空間分布情報に係る圧縮情報を生成するセンシングデータ圧縮プログラムであって、前記空間分布情報から基底セットパターン集合に基づいて重み集合情報を作成するステップと、前記空間分布情報に代えて前記重み集合情報の全部または一部の要素を送信するステップを備え、さらに前記基底セットパターン集合は、予め前記エリアにおける複数の位置から送信された既存無線局の信号の物理量を前記複数のセンサが検知して得たデータ集合に基づく空間分布情報集合の主成分分析を実行するステップにより、予め取得されたものであることを特徴とする。 A sensing data compression program according to one aspect of the present disclosure is a method for compressing spatial distribution information based on data detected by a plurality of sensors installed in a predetermined area from a signal of a wireless terminal transmitted from an arbitrary position in the predetermined area. A sensing data compression program for generating information, comprising: creating weight set information based on a base set pattern set from the spatial distribution information; and replacing all or part of the weight set information with the spatial distribution information. Further, the base set pattern set is a space based on a data set obtained by the plurality of sensors detecting physical quantities of signals of existing wireless stations transmitted in advance from a plurality of locations in the area. It is characterized in that it is obtained in advance by the step of executing principal component analysis of the distribution information set.
前記主成分分析を実行するプログラムは、前記空間分布情報集合を中心化するステップと、前記中心化された空間分布情報集合から共分散行列を生成するステップと、前記共分散行列を固有値分解するステップを含んでもよい。 The program for executing the principal component analysis includes steps of centering the spatial distribution information set, generating a covariance matrix from the centered spatial distribution information set, and performing eigenvalue decomposition of the covariance matrix. may include
前記重み集合情報の要素を送信するステップは、前記重み集合情報を構成する各要素の絶対値を評価し、当該絶対値の大きい順に要素を選択して送信するものであって、送信する前記要素の数の上限が全要素の内の上位25%乃至50%の範囲にあってもよい。 The step of transmitting the elements of the weight set information evaluates the absolute value of each element constituting the weight set information, selects and transmits the elements in descending order of the absolute values, and the elements to be transmitted may be in the range of the top 25% to 50% of all elements .
前記物理量は電波強度であってもよい。 The physical quantity may be radio wave intensity.
本開示の一態様に係るセンシングデータ復元プログラムは、前記記載のセンシングデータ圧縮プログラムより生成された重み集合情報から前記空間分布情報を復元するセンシングデータ復元プログラムであって、予め保持されている前記エリアに係る基底セットパターン集合を前記重み集合情報を用いて重み付け演算するステップを含むことを特徴とする。 A sensing data restoration program according to an aspect of the present disclosure is a sensing data restoration program for restoring the spatial distribution information from the weight set information generated by the sensing data compression program described above, wherein the area held in advance using the weight set information.
本開示の一態様に係るセンシングデータ伝送プログラムは、前記データ圧縮プログラムと前記センシングデータ復元プログラムを含む。 A sensing data transmission program according to an aspect of the present disclosure includes the data compression program and the sensing data restoration program.
本開示の一態様によれば、任意のエリアにおけるエリアマップ情報(空間分布情報)を、そのエリア特有の地形、建物、気候が反映された基底セットパターン集合を用いて固有値分解し、その固有値の全部または一部を送信することにより、エリアマップ情報の伝送に要する周波数リソースを大幅に削減することができる。その結果、時々刻々と変化するエリアマップ情報のリアルタイム伝送も可能となる。 According to one aspect of the present disclosure, area map information (spatial distribution information) in an arbitrary area is subjected to eigenvalue decomposition using a base set pattern set that reflects the terrain, buildings, and climate peculiar to the area, and all of the eigenvalues Alternatively, by transmitting part of it, the frequency resources required for transmitting area map information can be greatly reduced. As a result, real-time transmission of area map information that changes from moment to moment becomes possible.
以下、本開示の一態様に係る実施の形態(以降、本実施の形態)について説明する。図1は本実施の形態の概念図を示す。図1において、所定のエリアの任意の位置に無線端末4(スマートフォン等)が既存無線局として所定の周波数を占有しているとする。同エリアには複数のセンサ5a~5fが設置されている。前記センサ5a~5fは、それぞれ検知した無線端末4の送信する信号の電波強度をデータとして中継局3に送る。 An embodiment (hereinafter referred to as the present embodiment) according to one aspect of the present disclosure will be described below. FIG. 1 shows a conceptual diagram of this embodiment. In FIG. 1, it is assumed that a wireless terminal 4 (such as a smart phone) occupies a predetermined frequency as an existing wireless station at an arbitrary position in a predetermined area. A plurality of sensors 5a to 5f are installed in the same area. Each of the sensors 5a to 5f sends the strength of the detected signal transmitted from the wireless terminal 4 to the relay station 3 as data.
(センシングデータ圧縮)
センシング情報圧縮装置1は中継局3が収集したセンサ5a~5fのデータを並べて電波強度の空間分布情報(ベクトル)xを作成し、さらにこの空間分布情報から重み集合情報(ベクトル)wを生成する。センシング情報圧縮装置1は中継局3の機能の一部であってもよいし、中継局3にインターフェースを介して接続されたものであってもよい。本実施の形態においては、センシング情報圧縮装置1はさらにプロセッサ100を有しており、プロセッサ100は図2のフローチャートで表されるプログラムを実行する。以下、詳細に説明する。
(sensing data compression)
The sensing information compression device 1 arranges the data of the sensors 5a to 5f collected by the relay station 3 to create spatial distribution information (vector) x of radio wave intensity, and further creates weight set information (vector) w from this spatial distribution information. . The sensing information compression device 1 may be a part of the function of the relay station 3, or may be connected to the relay station 3 via an interface. In this embodiment, the sensing information compression device 1 further has a processor 100, and the processor 100 executes a program represented by the flowchart of FIG. A detailed description will be given below.
まず、センサ5a~5fから、中継局3を介して、それぞれデータを受け取る(S101)。次に、これらのデータを並べて空間分布情報xを生成する(S102)。なお、空間分布情報xは(x1、x2、・・xN)Tのようにベクトル(N×1の行列)で表わされるとする。ここでNは中継局3が受信したセンサ5a~5fの信号の総数である。後述の実施例ではN=70としている。次に、この空間分布情報xから重み集合情報wを作成する(S103)。重み集合情報wは、中継局3を介して、チャネル割り当てを行う基地局等に送信される(S104)。 First, data is received from each of the sensors 5a to 5f via the relay station 3 (S101). Next, these data are arranged to generate spatial distribution information x (S102). Note that the spatial distribution information x is represented by a vector (N×1 matrix) such as (x 1 , x 2 , . . . x N ) T . Here, N is the total number of signals from the sensors 5a to 5f received by the relay station 3. N=70 in the examples described later. Next, weight set information w is created from this spatial distribution information x (S103). The weight set information w is transmitted to the base station or the like that performs channel allocation via the relay station 3 (S104).
重み集合情報wの演算は、例えば下記式(1)を用いて実行される。
ここで、Aは予め前記エリアにおける複数(K箇所)の位置から送信された既存無線局40の電波等をセンサ5a~5f(N個)が検知して得たデータ集合に基づく空間分布情報集合を表し、Uは空間分布情報集合Aを主成分分析することにより求めた基底セットパターン集合を表す。以下、空間分布情報集合Aおよび基底セットパターン集合Uについて図3および図4を用いて説明する。
The calculation of the weight set information w is performed using, for example, the following formula (1).
Here, A is a spatial distribution information set based on a data set obtained by sensors 5a to 5f (N pieces) detecting radio waves from existing wireless stations 40 transmitted from a plurality of (K locations) positions in the area in advance. and U represents a base set pattern set obtained by subjecting the spatial distribution information set A to principal component analysis. The spatial distribution information set A and the base set pattern set U will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
(空間分布情報集合Aと基底セットパターン集合Uの生成)
図3において、40は電波環境測定用の既存無線局であり、エリア内の複数(K個)の送信ポイントにおいて所定周波数の試験電波を送信する。既存無線局40はK個の送信ポイントを循環してもよいし、予めK個の地点に分散配置され、順次試験電波を送信するものであってもよい。後述の実施例ではK=70としている。本実施の形態において、空間分布情報集合Aと基底セットパターン集合Uの生成は、いずれもプロセッサ100により、図4のフローチャートで表されるプログラムにより実行されるものとする。
(Generation of Spatial Distribution Information Set A and Base Set Pattern Set U)
In FIG. 3, reference numeral 40 denotes an existing radio station for radio wave environment measurement, which transmits test radio waves of a predetermined frequency at a plurality of (K) transmission points within an area. The existing radio station 40 may circulate through K transmission points, or may be distributed in advance at K points and sequentially transmit test radio waves. K=70 in the embodiment described later. In the present embodiment, both the spatial distribution information set A and the base set pattern set U are generated by the processor 100 according to the program shown in the flowchart of FIG.
センシング情報圧縮装置1は送信ポイントごとに、中継局3を介して、センサ5a~5fのデータを受け取り(S140)、送信ポイントごとにセンサ5a~5fのデータの集合体を並べて空間分布情報集合Aを生成する(S150)。空間分布情報集合AはN×Kの行列((a11,a12,・・a1K),(a21,・・),・・・,(aN1,・・aNK))Tで表すことができる。ここでNは中継局3が受信したセンサ5a~5fの信号の総数であり、Kは既存無線局40が試験電波を送信したポイントの個数である。 The sensing information compression device 1 receives the data of the sensors 5a to 5f via the relay station 3 for each transmission point (S140), arranges the data collections of the sensors 5a to 5f for each transmission point, and obtains the spatial distribution information set A is generated (S150). The spatial distribution information set A is represented by an N×K matrix ((a 11 ,a 12 ,...a 1K ),(a 21 ,...),...,(a N1 ,...a NK )) T be able to. Here, N is the total number of signals from the sensors 5a to 5f received by the relay station 3, and K is the number of points from which the existing radio station 40 has transmitted test radio waves.
センシング情報圧縮装置1は、次に、空間分布情報集合Aの主成分分析を行い(S160)、基底セットパターン集合Uを抽出する。主成分分析は、空間分布情報集合(行列)Aの中心化(S161)、共分散行列の生成(S162)、および共分散行列の固有値分解(S163)の3段のステップを含む。まず、中心化は以下の式(2)を用いて実行される。
ここで、mean()は、空間分布情報集合(行列)Aの各行の要素の平均値(重心)のベクトル(Σk=1,K a1k ,Σk=1,K a2k ,・・,Σk=1,K aNk)/Kを演算する関数を意味し、式(2)は行列Aの各行の要素(ank)からその行の平均値(Σk=1,K ank/K)を差し引く処理を意味する。次に、以下(3)式を用いて共分散行列Cを生成する。
さらに、この共分散行列Cは、固有値が対角線上に配された対角行列Dと固有ベクトル群よりなる行列Vを用いて、以下の式(4)のように分解することができる。
The sensing information compression device 1 then performs principal component analysis on the spatial distribution information set A (S160) and extracts a base set pattern set U. FIG. The principal component analysis includes three steps of centering the spatial distribution information set (matrix) A (S161), generating a covariance matrix (S162), and eigenvalue decomposition of the covariance matrix (S163). First, centering is performed using equation (2) below.
Here, mean ( ) is a vector (Σ k = 1, Ka 1k , Σ k = 1, Ka 2k , . . . , Σ k = 1, K a Nk )/K, and Equation (2) calculates the average value (Σ k = 1, K a nk / K) is subtracted. Next, a covariance matrix C is generated using equation (3) below.
Furthermore, this covariance matrix C can be decomposed as shown in the following equation (4) using a diagonal matrix D in which eigenvalues are arranged diagonally and a matrix V composed of eigenvector groups.
次に、このように得られた対角行列Dと固有ベクトル行列Vから基底セットパターン集合Uを生成する(S170)。例えば、以下式(5)のように、基底セットパターン集合Uを定義する。
すると、中心化された空間分布情報集合Aは式(6)のように変形することができる。
Next, a base set pattern set U is generated from the diagonal matrix D and the eigenvector matrix V thus obtained (S170). For example, a base set pattern set U is defined as in Equation (5) below.
Then, the centered spatial distribution information set A can be transformed as shown in Equation (6).
さらに、重み集合を以下の式(7)のように定義することにより、
空間分布情報集合Aは以下の式(8)のように書き表せる。
Furthermore, by defining the weight set as in the following equation (7),
The spatial distribution information set A can be expressed as in Equation (8) below.
以上のように求められた基底セットパターン集合Uは、基地局等に設けられたデータベース20に適宜送信される(S180)。併せてmean(A)を送信してもよい。このときリアルタイム性は不要である。つまり、基底セットパターン集合Uはセンサ5a~5fが属するエリアの地形もしくは建物、あるいは天候によって決定されるものであり、変動するとしても分単位であることが多く、データベースの更新も分単位で行えば十分と考えられる。あるいは、データベースが無線端末から事前に収集したセンシングデータを用いて、パターン集合Uを形成してもよい。なお、既存無線局40を用いた基底セットパターン集合Uの生成ステップによって得られた重み集合W(行列)については特に送信する必要はない。 The base set pattern set U obtained as described above is appropriately transmitted to the database 20 provided in the base station or the like (S180). You may transmit mean (A) collectively. At this time, real-time property is unnecessary. In other words, the base set pattern set U is determined by the topography or buildings of the area to which the sensors 5a to 5f belong, or by the weather. is considered sufficient. Alternatively, the database may form the pattern set U using sensing data previously collected from wireless terminals. The weight set W (matrix) obtained by the step of generating the base set pattern set U using the existing wireless station 40 does not have to be transmitted.
(センシングデータ復元)
無線端末4がエリア内の任意の位置で発した電波をセンサ5a~5fが検知したした場合、式(1)により演算された重み集合情報(ベクトル)w(=(w1、w2、・・wN)T)のみを基地局にリアルタイムに送信すればよい。基地局側にはセンシングデータ復元装置2が設けられており、センシングデータ復元装置2内のプロセッサ200が図5のフローチャートで表されるプログラムを実行させて、空間分布情報x(=(x1、x2、・・xN)T)を復元する。
(Sensing data restoration)
When the sensors 5a to 5f detect radio waves emitted by the wireless terminal 4 at an arbitrary position within the area, the weight set information (vector) w (=(w 1 , w 2 ,· • Only w N ) T ) needs to be transmitted to the base station in real time. A sensing data restoration device 2 is provided on the base station side, and the processor 200 in the sensing data restoration device 2 executes the program represented by the flowchart in FIG . Restore x 2 , . . . x N ) T ).
まず、中継局3から重み集合情報wを受け取り(S201)、次にデータベース20から対応する基底セットパターン集合Uを読み出し(S202)、最後に重み付け演算を実行する(S203)。重み付け演算は、例えば以下の式(9)のように実行される。
First, the weight set information w is received from the relay station 3 (S201), then the corresponding base set pattern set U is read out from the database 20 (S202), and finally the weighting operation is executed (S203). A weighting operation is performed, for example, as shown in Equation (9) below.
なお、重み集合情報wは、言い換えれば、基底セットパターン集合(行列)Uを構成する基底セットパターンベクトル(u1、u2、・・uN)のうち、どのベクトルをどれだけ使って、無線端末4による空間分布情報を復元できるかを示す情報である。よって、N個の要素のうち、ゼロあるいはゼロに近い要素もあるので、多少の誤差が許されるのであれば、全要素を送信しなくとも、適当に足切りをして、要素を絞り込んで送信してもよい。 Note that the weight set information w is , in other words, the basis set pattern vectors (u 1 , u 2 , . This information indicates whether or not the spatial distribution information by the terminal 4 can be restored. Therefore, among the N elements, there are elements that are zero or close to zero. You may
例えば、重み集合情報wの各要素の絶対値を評価し、絶対値の大きい順に送信してもよい、後述の実施例によれば、上位25%(N=70個中18個)の要素に絞って伝送しても誤差率10%強に収まる。N個の要素のうち送信する要素の数を増やせば誤差率は低減するが、送信情報の削減効果と誤差率の改善効果とのトレードオフから、送信する要素の数の上限は上位50%程度としておくのが好ましい。 For example, the absolute value of each element of the weight set information w may be evaluated and transmitted in descending order of the absolute value. Even if it is narrowed down and transmitted, the error rate is within a little over 10%. Increasing the number of transmitted elements out of N elements reduces the error rate, but due to the trade-off between the effect of reducing transmitted information and the effect of improving the error rate, the upper limit of the number of transmitted elements is about the top 50%. It is preferable to keep
ただ、重み集合wの要素を並び替えた場合、その並び替えの情報も基地局側に知らせねばならず、若干のオーバーヘッドが生じる。例えば、wの集合の一部の要素を送る際に、wの何番目の要素を送ったかの情報をヘッダー等に含ませる必要がある。しかし、高々数バイト増える程度であり、全体の削減量と比べれば十分に小さいと考えられる。 However, when the elements of the weight set w are rearranged, the rearrangement information must also be notified to the base station side, resulting in some overhead. For example, when sending some elements of a set of w, it is necessary to include in the header or the like information about which element of w was sent. However, the increase is only a few bytes at most, which is considered to be sufficiently small compared to the overall reduction amount.
以上、本実施の形態について説明した。なお、本実施の形態ではセンシングデータの圧縮と復元はそれぞれプロセッサ100とプロセッサ200に組み込まれたプログラムによって実行されるとしたが、処理の全部または一部をハードウェアまたはFPGAを用いたユニットで構成されてもよい。 The present embodiment has been described above. In this embodiment, compression and decompression of sensing data are performed by programs incorporated in processor 100 and processor 200, respectively. may be
以下、本開示の実施例について説明する。本実施例では市街地モデル(図6)を用いたレイトレーシングによるシミュレーションとその結果を示す。シミュレーションの条件を表1に示す。
図8に、既存無線局40が順次位置を変えて3カ所から送信した試験電波を70個のセンサが検知したときの電波強度の分布と、これらを集めて空間分布情報集合Aが生成される様子を、概念的に示す。先述のように、空間分布情報集合AはN×K=70×70の行列を成し、既存無線局の任意の位置における70個のセンサの出力はそれぞれ1本の列上に配置される。また、無線端末4が2350MHzの周波数を使用しているときの同市街地モデルにおける電波強度をレイトレーシングを用いて計算した例を図9に示す。 FIG. 8 shows the distribution of radio field intensity when 70 sensors detect test radio waves transmitted from three locations while the existing radio station 40 changes its position in sequence, and a spatial distribution information set A is generated by collecting these. A state is shown conceptually. As described above, the spatial distribution information set A forms a matrix of N×K=70×70, and the outputs of 70 sensors at arbitrary positions of existing radio stations are arranged on one column. FIG. 9 shows an example of calculation of the radio wave intensity in the same city model using ray tracing when the wireless terminal 4 uses a frequency of 2350 MHz.
図10に、重み集合情報(ベクトル)wの要素のうち絶対値の大きいものから絞り込んだときの空間分布情報xの復元率を計算したグラフを示す。横軸は誤差率を、縦軸は累積分布(CDF)である。グラフ中の数値(%表示)はwの要素のうち絶対値が大きい順に何%まで絞り込んだか(それら以外を足切りしたか)を示す。例えば、絶対値が大きい順に33%までのwを伝送した場合(残りを足切りした場合)でも、すべての空間分布情報が誤差率10%以下で復元できることを示している。 FIG. 10 shows a graph in which the recovery rate of the spatial distribution information x is calculated when the elements of the weight set information (vector) w are narrowed down from the one with the largest absolute value. The horizontal axis is the error rate, and the vertical axis is the cumulative distribution (CDF). Numerical values (displayed as percentages) in the graph indicate to what percentage of the elements of w the absolute values were narrowed down (whether other elements were cut off). For example, even when up to 33% of w are transmitted in descending order of absolute value (when the remainder is cut off), all spatial distribution information can be restored with an error rate of 10% or less.
本発明は、例えば、アンライセンスバンドにおける空き周波数リソースの探査に用いることができる。また、ライセンスバンドにおいても、周波数の共用化が行われる場合などに用いることができる。 The invention can be used, for example, to search for free frequency resources in unlicensed bands. Also, in the license band, it can be used when frequency sharing is performed.
1 センシング情報圧縮装置
2 センシング情報復元装置
20 データベース
3 中継局
4 無線端末
40 既存無線局
5a~5f センサ
100 プロセッサ
200 プロセッサ
1 sensing information compression device 2 sensing information restoration device 20 database 3 relay station 4 wireless terminal 40 existing wireless stations 5a to 5f sensor 100 processor 200 processor
Claims (12)
前記空間分布情報から基底セットパターン集合に基づいて重み集合情報を作成するユニットと、
前記空間分布情報に代えて前記重み集合情報の全部または一部の要素を送信するユニットを備え、
さらに前記基底セットパターン集合は、予め前記エリアにおける複数の位置から送信された既存無線局の信号の物理量を前記複数のセンサが検知して得たデータ集合に基づく空間分布情報集合の主成分分析を実行するユニットにより、予め取得されたものであることを特徴とする、センシングデータ圧縮装置。 A sensing data compression device that transmits spatial distribution information of physical quantities detected by a plurality of sensors installed in a predetermined area from a wireless terminal signal transmitted from an arbitrary position in the predetermined area,
a unit for creating weight set information based on a set of basis set patterns from the spatial distribution information;
a unit that transmits all or part of the weight set information instead of the spatial distribution information;
Further, the base set pattern set is obtained by performing principal component analysis of a spatial distribution information set based on a data set obtained by detecting physical quantities of signals of existing wireless stations transmitted from a plurality of positions in the area in advance by the plurality of sensors. A sensing data compression device characterized in that the data is obtained in advance by a unit that executes the data.
予め保持されている前記エリアに係る基底セットパターン集合を前記重み集合情報を用いて重み付け演算するユニットを備えたことを特徴とする、センシングデータ復元装置。 A sensing data restoration device for restoring the spatial distribution information from the weight set information transmitted from the sensing data compression device according to any one of claims 1 to 4,
A sensing data restoration apparatus, comprising: a unit for weighting a prestored base set pattern set related to the area using the weight set information.
前記空間分布情報から基底セットパターン集合に基づいて重み集合情報を作成するステップと、
前記空間分布情報に代えて前記重み集合情報の全部または一部の要素を送信するステップを含み、
さらに前記基底セットパターン集合は、予め前記エリアにおける複数の位置から送信された既存無線局の信号の物理量を前記複数のセンサが検知して得たデータ集合に基づく空間分布情報集合の主成分分析を実行するステップにより、予め取得されたものであることを特徴とする、センシングデータ圧縮プログラム。 A sensing data compression program for generating compressed information related to spatial distribution information based on data detected by a plurality of sensors installed in a predetermined area from a wireless terminal signal transmitted from an arbitrary position in the predetermined area,
creating weight set information based on a base set pattern set from the spatial distribution information;
transmitting all or some elements of the weight set information in place of the spatial distribution information;
Further, the base set pattern set is obtained by performing principal component analysis of a spatial distribution information set based on a data set obtained by detecting physical quantities of signals of existing wireless stations transmitted from a plurality of positions in the area in advance by the plurality of sensors. A sensing data compression program, characterized in that it is acquired in advance by the step to be executed.
予め保持されている前記エリアに係る基底セットパターン集合を前記重み集合情報を用いて重み付け演算するステップを含むことを特徴とする、センシングデータ復元プログラム。 A sensing data restoration program for restoring the spatial distribution information from the weight set information generated by the sensing data compression program according to any one of claims 7 to 10,
A sensing data restoration program, comprising: performing a weighting operation on a prestored base set pattern set related to the area using the weight set information.
A sensing data transmission program comprising the sensing data compression program according to any one of claims 7 to 10 or the sensing data restoration program according to claim 11.
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