定量化とは？ わかりやすく解説

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/08/12 17:06 UTC 版)

「ノイズ (電子工学)」の記事における「定量化」の解説

電子システムにおける雑音レベルは一般に、電力 N（単位はWまたはdBm）、二乗平均平方根 (RMS) 電圧（単位はVまたはdBμV、ノイズの標準偏差と同じ）、平均平方誤差 (MSE) 電圧（単位はV2）で示される。ノイズの特性を表すのに、確率分布や雑音スペクトル密度 N0(f) （単位はV/Hz）を使うこともある。 ノイズ信号は一般に有用な情報信号に線形に付加されると考えられる。ノイズに関する典型的な信号品質尺度としてSN比（信号対雑音比）があり、アナログ-デジタル変換や圧縮におけるSQNR（信号対量子化雑音比）、画像や動画の符号化におけるPSNR（ピーク信号対雑音比）、デジタル通信におけるEb/N0、搬送波変調システムにおけるCNR（搬送波対雑音比）、カスケード増幅器における雑音指数などがある。 ノイズは確率過程であり、その確率的特性は分散、分布、スペクトル密度などで表される。ノイズのスペクトル分布は周波数によって変化することがあるので、その電力密度はワット毎ヘルツ (W/Hz) という単位で表される。抵抗器における電力はそこに印加された電圧の二乗に比例するので、ノイズ電圧（密度）はノイズ電力密度の平方根で計算でき、その単位は V / H z {\displaystyle \scriptstyle \mathrm {V} /{\sqrt {\mathrm {Hz} }}} となる。オペアンプなどの集積回路では入力換算雑音 (EIN) が一般に使われる。 ノイズ電力はワットまたは標準電力からの相対指標としてデシベル (dB) で表され、一般にdB の後にサフィックスをつけて示す。例えば、雑音レベルの測定単位として、dBu、dBm0、dBrn、dBrnC、dBrn(f1 − f2)、dBrn(144-line) などがある。 雑音レベルは一般に信号レベルと相反するものと見なされ、SN比の一部とされることが多い。電気通信システムは効率的にデータを送るためにSN比を増大させるよう努力してきた。実際、送信信号が雑音レベル（ノイズフロア）以下になると、受信機がデータを復元できなくなる。電気通信システムにおけるノイズは、内部で発生するものと外部で発生するものがある。

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