均勻量化

均勻量化（Uniform quantization）是指把輸入信號的取值域等間隔分割的量化稱為均勻量化。

均勻量化又稱為線性編碼，其特點是各量化區間的寬度（即寬階）相同。

均勻量化的好處就是編解碼的很容易，但要達到相同的信噪比占用的頻寬要大。現代通訊系統中都用非均勻量化。

基本介紹

• 中文名：均勻量化
• 外文名：Uniform quantization
• 定       義：輸入信號的取值域間隔分割的量化
• 套用學科：通信科技，數位訊號處理技術

概念

均勻量化（Uniform quantization）是指把輸入信號的取值域等間隔分割的量化稱為均勻量化。

均勻量化又稱為線性編碼，其特點是各量化區間的寬度（即寬階）相同。設信號的幅值範圍為 ，量化級數為 ， 是編碼字長，則量階為 ，量化噪聲平均功率為

如果被量化編碼的模擬信號的平均功率為 ， 是信號的有效值，則量化信噪比為：

代入，並轉化為dB表示：

如果輸入信號為最大幅度的正弦波，則有：，或：

可見編碼字長每增加1bit，SNR將增加6dB。由於是固定的，所以S小時，SNR小；S大時，SNR大。這是均勻量化的特點，也是它的缺點。

均勻量化的好處就是編解碼的很容易，但要達到相同的信噪比占用的頻寬要大。現代通訊系統中都用非均勻量化。

工作原理

均勻量化器的量化間隔為一常數，即

式中，為信號的動態範圍內的量化電平數，。

均勻量化器量化噪聲功率為

設，則每個量化電平對應一個n位線性PCM碼，量化電平對應的量化級數與線性PCM碼的關係為

在收端，PCM解碼器輸出的量化噪聲功率等於量化器的量化噪聲功率，稱信號功率與量化噪聲功率之比為量化信噪比。

正弦信號

設正弦信號幅度為，令，則線性PCM通信系統的量化信噪比為

當時，量化器滿載，信號功率最大，噪聲功率不變，即滿載時具有最大量化信噪比

均勻分布信號

此信號的機率密度函式為，信號功率為。

令，量化信噪比為

當時，量化信噪比最大。