Основы теории информации и передачи сигналов
Модуляция и управление информационными параметрами сигналов - часть 13
При равных мощностях ИКМ система имеет гораздо лучшие характеристики.
Рис. 2.19. Преобразование сигналов в ИКМ
Фазоимпульсная модуляция
Принцип фазоимпульсной модуляции иллюстрируется на рис. 2.21. По своим характеристикам она превосходит рассмотренную ИКМ систему, но этот выигрыш достигается за счет расширения полосы частот. В каждом интервале длительностью
передается один импульс с фиксированной амплитудой, но его длительность составляет всего 
и он находится в одном из восьми временных положений. Таким образом, полоса указанного сигнала равна 
или в 8 раз превышает полосу АИМ сигнала и в 2,7 раз больше полосы ИКМ сигнала. Средняя мощность сигнала составляет 
.
Рис. 2.20. Импульсный отклик согласованного фильтра протяженностью L для ИКМ сигнала; протяженностью 3L/8 для ФИМ сигнала
Длительность импульсной характеристики согласованного фильтра составляет
. Тогда среднеквадратическое значение выходного шума равно 
, что намного больше по сравнению с ИКМ или АИМ. Однако при этом значительно больше и разность между уровнями сигналов. Для достижения низкой вероятности ошибок необходимо обеспечить выполнение условия
(25)
или, полагая
,
. (26)
Следовательно, ФИМ система обеспечивает такое же качество, как и ИКМ при снижении на
средней мощности сигнала, но требуемая полоса частот в этом случае расширяется в три раза. Таким образом, в смысле обмена полосы на соотношение сигнал-шум, ФИМ-система уступает ИКМ-системе.
Рис. 2.21. Преобразование сигналов в ФИМ
Дельта-модуляция
Эффективным способом преобразования сигналов в цифровую форму является дельта-модуляция, которая иллюстрируется рис. 2.22. В каждый момент отсчета сигнал сравнивается с пилообразным напряжением на каждом шаге дискретизации d . Если отсчет сигнала превышает по амплитуде пилообразное напряжение, то последнее нарастает до следующей точки дискретизации, в противном случае оно спадает. В простейшей системе наклон пилообразного напряжения сохраняется неизменным на всем протяжении процесса.Полученный бинарный сигнал можно рассматривать как производную от пилообразного напряжения. Выбирая достаточно малым значение шага d , можно получить любую заданную точность представления сигнала. Преимущество дельта-модуляции по сравнению, например, с ИКМ, которая также образует бинарный сигнал, заключается не столько в реализуемой точности при заданной частоте дискретизации, сколько в простоте реализации.
Рис. 2.22. Преобразование сигнала при дельта-модуляции
Пилообразное напряжение можно восстановить из бинарного сигнала путем интегрирования, а более гладкая аппроксимация достигается последующим пропусканием сигнала через фильтр нижних частот. Скорость передачи цифровых кодов, необходимую для получения заданного качества, можно значительно уменьшить, используя, например, линейное кодирование с предсказанием.
