通信原理板块——抽样信号的量化_均匀量化器的量化噪声

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1、量化原理
(1)量化和量化电平
N个二进制数字码元表示抽样值大小，N个二进制码元只能代表M=2^N个不同的抽样值。将抽样值的范围划分为M个区间，每个区间用一个电平表示，共有M个离散电平，称为量化电平。用M个量化电平表示连续抽样值的方法称为量化
(2)量化信号的表达式
模拟信号的抽样值为m(kTs)，其中Ts为抽样周期，k为整数
mq(kTs)表示量化后的量化信号值，q1,q2,…qi…
量化信号的表达式mq(kTs)=qi
其中mi-1≤m(kTs)≤mi

量化过程，是在量化器中完成的，量化器的输入信号为m(kTs)，输出信号为mq(kTs)

2、均匀量化
M个抽样值区间是等间隔划分的，称为均匀量化
模拟抽样信号的取值范围在a和b之间，量化电平数为M，均匀量化是的量化间隔为△v=(b-a)/M
量化噪声——量化输出电平和量化前信号的抽样值，存在误差
信号量噪声比——信号功率与量化噪声之比
平均信号噪声比——S/Nq = M^2

量化器的平均输出信号量噪声比随量化电平数M的增大而提高
N每增加一位，量化信噪比就提高6dB
量化噪声Nq与量化间隔有关，当信号小时，信号量噪比也小，均匀量化器对于小输入信号很不利
3、非均匀量化
在非均匀量化时，量化间隔是随信号抽样值的不同而变化的
信号抽样值小时，量化间隔Δv也变小；信号抽样值大时，量化间隔Δv也变大
非均匀量化的实现方式：在进行量化之前，先将抽样值压缩，再进行均匀量化
压缩：将输入信号的取值范围压缩到量化范围内，把小幅度信号放大，把大幅度信号缩小，通常通过对数来实现压缩
扩张：在接收端，需要把经过压缩的信号还原成为压缩前的信号