数字通信 - 量化
模拟信号的数字化涉及对近似等于模拟值的值进行四舍五入。采样方法选择模拟信号上的几个点，然后将这些点连接起来，将值四舍五入为接近稳定的值。这样的过程称为量化。
量化模拟信号
模数转换器执行此类功能，从给定的模拟信号中创建一系列数字值。下图表示模拟信号。要将此信号转换为数字，必须进行采样和量化。
模拟信号的量化是通过使用多个量化级别对信号进行离散化来完成的。 量化是用一组有限的级别来表示振幅的采样值，这意味着将连续振幅样本转换为离散时间信号。
下图显示了模拟信号如何量化。蓝线表示模拟信号，棕色线表示量化信号。
采样和量化都会导致信息丢失。量化器输出的质量取决于所使用的量化级别数。量化输出的离散振幅称为表示级别或重构级别。两个相邻表示级别之间的间距称为量子或步长。
下图显示了结果量化信号，它是给定模拟信号的数字形式。
根据其形状，这也被称为阶梯波形。
量化类型
量化有两种类型 - 均匀量化和非均匀量化。
量化级别均匀分布的量化类型称为均匀量化。量化级别不相等且它们之间的关系大多为对数的量化类型称为非均匀量化。
均匀量化有两种类型。它们是中上升类型和中阶类型。下图代表两种均匀量化类型。
图 1 显示了中上升类型，图 2 显示了中阶类型的均匀量化。
中上升类型之所以这样称呼，是因为原点位于阶梯状图形上升部分的中间。这种类型的量化级别是偶数。
中间阶梯类型之所以这样称呼，是因为原点位于阶梯状图的阶梯中间。这种类型的量化级别是奇数。
中坡和中间阶梯类型的均匀量化器都是关于原点对称的。
量化误差
对于任何系统，在其运行过程中，其输入和输出的值总是存在差异。系统的处理会导致误差，即这些值的差异。
输入值与其量化值之间的差异称为量化误差。量化器是一个执行量化（对值进行四舍五入）的对数函数。模数转换器 (ADC) 用作量化器。
下图为量化误差的示例，表示原始信号与量化信号之间的差异。
量化噪声
这是一种量化误差，通常发生在模拟音频信号量化为数字信号时。例如，在音乐中，信号不断变化，而误差没有规律性。这样的错误会产生一种宽带噪声，称为量化噪声。
PCM 中的压缩
压缩 一词是压缩和扩展的组合，这意味着它同时执行这两种操作。这是 PCM 中使用的一种非线性技术，它在发送器处压缩数据，在接收器处扩展相同的数据。使用这种技术可以减少噪声和串扰的影响。
压缩技术有两种类型。它们是 −
A 律压缩扩展技术
在 A = 1 处实现均匀量化，其中特性曲线是线性的，并且没有进行压缩。
A 律在原点处有中间上升。因此，它包含一个非零值。
A 律压缩扩展用于 PCM 电话系统。
µ 律压缩扩展技术
在 µ = 0 处实现均匀量化，其中特性曲线是线性的，并且没有进行压缩。
µ 律在原点处有中间上升。因此，它包含零值。
µ 律压扩用于语音和音乐信号。
µ 律在北美和日本使用。
