符号间干扰

更新时间:2024-06-19 16:40

符号间干扰是指同一信号由于多径传播在接收台的相互重叠而产生的干扰。与之相反,不同信号间的相关干扰就是码间干扰。

定义

符号间干扰 - ISI - Inter Symbol Interference,所谓符号间干扰就是由无线电波传输多径与衰落以及抽样失真引起的。而码间干扰指的就是多址干扰,主要是由于各用户信号之间存在一定的相关性造成的,而且会承接用户数量和发射功率的增加而迅速增大。符号间干扰指的是下面的含义:

(1)在一个数字传输系统中所接收的信号的失真,该失真是表现在单个信号的暂时分散和随后的重叠,直到接收器无法准确地区分状态之间改变(例如,单个信号元素)的程度

(2)在一个或多个电键间隔中的额外信号能量,该能量干扰了在另外一个电键间隔的信号的接收

(3)由于来自一个或多个电键间隔中的额外信号能量所造成的干扰,它妨碍了在另外一个电键间隔内的信号接收。

产生原因

无线信道中,由于存在多径传播问题,对数据传输也会产生ISI。当数据速率提高时,数据间的间隔就会减小,到一定程度符号重叠无法区分,产生ISI。

在“相干带宽”术语描述中可知,同一信号经多径传播后产生的干扰与该信号经过不同路径到达接收端的时延有关:如图1所示,当时延之差恰好等于信号的脉冲周期时,则信号2的第2个脉冲到达接收台时,信号1的第1个脉冲刚好到达接收台,则接收端信号就是脉冲1和脉冲2的合成。如果增大信号的脉冲周期,即相当于信号带宽变窄,此时由于时延之差不变,信号1和信号2的第1个脉冲在接收台相重叠的部分就会增大,而信号1和信号2如果仅仅是相同信号的不同途径传播,则这种同一信号由于多径传播在接收台的相互重叠而产生的干扰就称之为符号间干扰。

除了多径传播之外,由于实际传输时频带有限,在接收端只能采用抽样的方式进行信号恢复,抽样会造成失真,这种失真也是符号间干扰的一个成因。

为了抵抗符号间干扰,人们采用了OFDM技术,该技术将宽带信号分成很多较窄的子带信号进行传播,每个子带信号由于信号带宽的变窄,使得同一信号经过多径传播后在一个脉冲周期内产生的重叠部分增多,从而可以有效地降低由于多径传播产生的符号间干扰。关于OFDM抗衰落和干扰的技术,还可参见“多径效应”术语的相关描述。

数学模型

由于时延扩展现象,限制了数据传输速率。为了在抽样时刻无符号间干扰,一般情况下可以认为均方时延扩展不能大于码元宽度一半所对应的时间,即:

当时延带来的误码率不能满足要求,所传输的业务又不能再降低码元速率时,就要采用均衡技术来降低符号间干扰。

时延扩展:

由于到达接收机的信号是经过不同路径、有时间差异的各个信号的合成信号。该合成信号在时域上将会出现相对于原信号的时延扩展。

时延扩展定义为最大传输时延和最小传输时延的差值,即最后一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值,实际上就是脉冲展宽的时间。时延扩展是衡量多径传播信道质量的一个重要指标。在数字传输中,由于时延扩展,接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中,引起码间串扰,应使码冗周期大于多径引起的时延扩展。

时延扩展对数字信号传输是有影响的。一般而言时延扩展必然导致码元宽度增加,这就会产生码间串扰,使接收波形失真。

均衡技术:

理论和实践证明,在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正和补偿系统特性,减少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。

均衡器通常是用滤波器来实现的,使用滤波器来补偿失真的脉冲,判决器得到的解调输出样本,是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰之后的样本。自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益,因而能适应信道的随机变化,使均衡器总是保持最佳的状态,从而有更好的失真补偿性能。

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