均匀量化

更新时间:2022-09-24 10:37

均匀量化(Uniform quantization)是指把输入信号的取值域等间隔分割的量化称为均匀量化。

概念

均匀量化又称为线性编码,其特点是各量化区间的宽度(即宽阶)相同。设信号的幅值范围为 ,量化级数为 , 是编码字长,则量阶为 ,量化噪声平均功率为

如果被量化编码的模拟信号的平均功率为 , 是信号的有效值,则量化信噪比为:

代入,并转化为dB表示:

如果输入信号为最大幅度的正弦波,则有:,或:

可见编码字长每增加1bit,SNR将增加6dB。由于是固定的,所以S小时,SNR小;S大时,SNR大。这是均匀量化的特点,也是它的缺点。

均匀量化的好处就是编解码的很容易,但要达到相同的信噪比占用的带宽要大。现代通讯系统中都用非均匀量化

工作原理

均匀量化器的量化间隔为一常数,即

式中,为信号的动态范围内的量化电平数,。

均匀量化器量化噪声功率为

设,则每个量化电平对应一个n位线性PCM码,量化电平对应的量化级数与线性PCM码的关系为

在收端,PCM译码器输出的量化噪声功率等于量化器的量化噪声功率,称信号功率与量化噪声功率之比为量化信噪比。

正弦信号

设正弦信号幅度为,令,则线性PCM通信系统的量化信噪比为

当时,量化器满载,信号功率最大,噪声功率不变,即满载时具有最大量化信噪比

均匀分布信号

此信号的概率密度函数为,信号功率为。

令,量化信噪比为

当时,量化信噪比最大。

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