6. СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ СВЯЗИ (МЕТОДОВ МОДУЛЯЦИИ)

До сих пор цифровые и аналоговые системы связи рассматривались нами раздельно. В главе 4 первого тома были рассмотрены цифровые системы для передачи дискретной информации. Кроме того, мы рассмотрели передачу аналоговой информации путем дискретизации во времени и передачи дискретных отсчетов по системе с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) или по системе с частотноимпульсной модуляцией (ЧИМ) (в более общем случае — по системе передачи сигналов, дискретных во времени и непрерывных по уровню). В главах 6 первого тома, 4 и 5 второго тома речь шла о передаче аналоговой информации при использовании непрерывной аналоговой системы модуляции.

Теперь целесообразно рассмотреть следующую проблему. Источник создает аналоговое сообщение которое является выборочной функцией стационарного нормального случайного процесса с нулевым средним. Требуется передать информацию, содержащуюся в этом сообщении, по каналу с аддитивным белым гауссовым шумом и с ограниченной полосой пропускания (количественно ограничение полосы будет задано позже). Располагаемая мощность передатчика Необходимо синтезировать систему связи для передачи информации, вырабатываемой источником.

Различные методы обработки и передачи, которые обычно используются для этих целей, можно разделить на три категории:

1. Производится дискретизация сообщения и квантование отсчетов (выборок) в такой форме, чтобы каждый отсчет можно было представить последовательностью (комбинацией) двоичных символов (цифр, элементов); эти цифры передаются посредством одного из методов дискретной (цифровой) модуляции (например, КИМ).

2. Производится дискретизация сообщения и передача отсчетных значений при помощи системы связи, сигналы которой дискретны во времени и непрерывны по уровню (например, методами АИМ, ЧИМ или ФИМ).

3. Производится передача сообщения при помощи одного из методов непрерывной модуляции (например, AM или ЧМ).

Мы располагаем формулами для границ качества любой из перечисленных систем. Было бы логично выбрать по несколько систем каждой из трех указанных выше категорий и сравнить их по качеству с границами и между собой. Как и следует ожидать, качество систем зависит от характеристик рсточнрка, характеристик канала (например,

ширины полосы и уровня аддитивного шума) и мощности передатчика, Для каждого набора характеристик можно было бы заказывать различные системы, сообразуясь с их качеством. Проведя анализ сложности системы (которая влияет на ее стоимость и надежность), можно было бы затем исследовать вопрос компромиссного соотношения между сложностью и качеством и вынести определенное решение по выбору надлежащей системы.

К сожалению, указанную выше процедуру проще описать, чем выполнить. Проведенный нами анализ систем амплитудной и угловой модуляции достаточно подробен и дает адекватный ответ в отношении систем третьей категории. Качество систем, относящихся ко второй из перечисленных категорий, практически такое же, как у соответствующих систем с непрерывной модуляцией. Например, АИМ близка к AM, ЧИМ - к ЧМ и т. д. Поэтому изучение систем второй категории мы переносим в задачи вне основного текста. В данной главе главное внимание сосредотачивается на системах первой категории. В § 6.1 построена модель для систем с дискретизацией и квантованием и рассмотрены некоторые вопросы, которые возникают при их анализе. В § 6.2 показано влияние конструкции квантователя на среднеквадратическую ошибку системы. В последующих трех параграфах рассмотрены цифровые системы трех типов, которые можно использовать для передачи квантованных значений. Параграф 6.3 посвящен двоичным системам без кодирования, § 6.4 — многопозиционным системам и § 6.5- системам с кодированием. Наконец, в § 6.6 подведены основные итоги по гл. 6.