On the Support Region of a Minimum Mean-Square Error Scalar Quantizer for a Weibull Source

This paper studies the support region of an optimum (minimum mean-squre error) fixed-rate scalar quantizer for a Weibull source. The support region is defined to be the interval determined by the outermost thresholds of a quantizer and plays an important role in its performance, and hence it motivates this study. The paper reports the following specific results. First, approximation formulas are derived for the outermost thresholds of optimum scalar quantizers for a Weibull distributions. Second, in the case of Rayleigh and exponential distributions the derived approximation formulas are compared for the evaluation of their accuracy with the true values of optimum quantizers. Numerical results show that the formula for the leftmost threshold stays within 1% of the true value for 128 and 256 quantization points or more, for Rayleigh and exponential distribution, respectively, while that for the rightmost threshold does so for 512 and 32 quantization points or more. These formulas exhibit increased accuracy with the number of quantization points. In conclusion, the formulas have high accuracy. The contribution of the paper consists in the derivation of closed accurate formulas for the support of optimum.

Weibull 신호원에 최적인 양자기의 지지역에 관한 연구

이 논문은 최소평균제곱오차의 의미에서 Weibull 신호원에 최적인 홑양자기의 지지역에 관한 연구이다. 양자기의 지지역은 최외곽 양자경계값으로 정해지는 구간으로, 이는 양자기의 왜곡양의 결정에 중요한 영향을 미치므로 이에 대한 연구를 시작하였다. 이 논문에 제시된 연구결과는 다음과 같다. 첫째, Weibull 분포에 최적인 양자기의 최외곽 경계값의 근사식을 유도하였다. 둘째, Weibull 신호원의 중요한 형태인 레일리 분포와 지수 분포의 경우에 최적 양자기를 설계하여, 유도된 근사식을 실제값과 비교하여, 근사식의 정확도를 평가하였다. 양자기 지지역 왼쪽 끝경계값의 근사식은, 레일리와 지수 분포 각각의 경우에 양자점이 128과 256 이상일 때 실제값과 약 1% 이내의 오차를 갖으며, 오른쪽 끝경계값 근사식도 각각 양자점이 512와 32 이상일 때 약 1% 이내의 오차를 갗는 것으로 판명되었다. 또, 양자점의 개수가 증가하면 공식의 정확도가 높아졌다. 결론적으로 경계값, 근사식은 매우 높은 정확도를 갖는 것으로 사료된다. 따라서, 이 논문의 기여점은, Weibull 분포에 최적인 양자기의 지지역을 정확하게 표현할 수 있는 구체적인 공식을 유도·제시한 것이다. 이 공식은 Weibull 신호원에 최적인 양자기의 성능분석과 양자기 불일치 연구에 귀중하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.