Русская Википедия:Шум квантования

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шум квантования — ошибки, возникающие при квантовании сигнала. В зависимости от типа аналого-цифрового преобразования могут возникать из-за округления (до определённого разряда) сигнала или усечения (отбрасывания младших разрядов) сигнала.

Математическое описание

Модель

Файл:SenalRuidoCuantificacion4bits.png
Пример. Ошибка квантования (синяя линия) синусоидального сигнала (красная линия). Квантованный сигнал - зелёная линия.

Шум квантования можно представить как аддитивный дискретный сигнал <math>e(nT)</math>, учитывающий ошибки квантования. Если <math> d(nT)</math> — входной сигнал квантователя, а <math> F[\,]</math> — его передаточная функция, то имеем следующую линейную модель шума квантования:

<math> e(nT) = F[d(nT)] - d(nT)</math>

Линейная модель используется для аналитического исследования свойств шума квантования.

Детерминированные оценки

Детерминированные оценки позволяют определить абсолютные границы шума квантования в случае равномерного квантования:

<math>|max[e(nT)]| = \frac{1}{m} 2^{-b} = \frac{1}{m} Q</math>,

где <math>b</math> — число разрядов квантования (сигнала <math>e(nT)</math>), <math> Q</math> — шаг квантования <math> m = 2</math> — при округлении <math> m = 1</math> — при усечении.

Вероятностные оценки

Вероятностные оценки основаны на представлении ошибок квантования (сигнала <math>e(nT) </math>) как случайного шумоподобного процесса. Допущения, вводимые относительно шума квантования:

  • Последовательность <math>e(nT)</math> является стационарным случайным процессом
  • Последовательность <math>e(nT)</math> не коррелирована с квантуемым сигналом <math> d(nT) </math>
  • Любые два отсчёта последовательности <math>e(nT)</math> не коррелированы, то есть шум квантования является процессом типа «белый шум».
  • Распределение вероятности ошибок квантования является равномерным по диапазону ошибок квантования.

В таком случае математическое ожидание <math>M_e </math> и дисперсия <math>D_e </math> шума квантования определяется следующим образом (при квантовании используется дополнительный код):

  • <math>M_e = -0,5Q</math>
  • <math>D_e = Q^2/12</math>

См. также

Литература

  • Гольденберг Л. М., Матюшкин Б. Д. Цифровая обработка сигналов — Шаблон:М.: Радио и связь, 1985.

Ссылки