Межсимвольные искажения (МСИ, InterSymbol Interference, ISI)


Межсимвольные искажения (МСИ, InterSymbol Interference, ISI) является одной из форм искажения сигнала, при которой каждый передаваемый информационный символ оказывает влияние на последующие символы, заключающееся в изменении их формы.

 

Это нежелательное явление, так как влияние предыдущих символов в самом общем смысле можно рассматривать как появление дополнительного шума, что делает канал связи менее качественным. Межсимвольные искажения, в оновном, возникают из-за многолучевого распространения (multipath propagation) или влияния трактов обработки сигналов.

 

 

 

 

Прохождение одиночного прямоугольного импульса через тракт обработки

 

 

На рисунке показан отклик цепи на единичный прямоугольный импульс для двух различных ситуаций. Если параметры канала, например, параметры ипользуемого предмодуляционного фильтра не согласованы с обрабатываемым сигналом, форма сигнала может быть значительно искажена. Так, на рисунке в левой части показан единичный импульс на входе и выходе условного предмодуляционного фильтра. Видно, что фронты импульса затягиваются, однако к моменту начала следующего символа переходные процессы уже заканчиваются.

 

Если же характеристики фильтра таковы, что фронт и спад импульсов будут затянуты чрезмерно (рис. справа), остаточное напряжение Uсм становится значительным. Поскольку отклик цепи на один импульс занимает время большее, чем продолжительность символа, в выходном сигнале может накапливается смещение по постоянному напряжению Uсм. При отсутствии дальнейшей обработки это, несомненно, создаст проблемы при обработке сигнала.


Таким образом, значение сигнала в точках принятия решения зависит от предыдущих значений передаваемого сигнала, и это вызывается предмодуляционным фильтром, используемым при формировании сигнала для ограничения его спектра.


Изменение величины остаточного напряжения при обработке бинарной последовательности


С позиции векторного анализа можно отметить, что возникающие межсимвольные искажения вызывают размытие положения сигнальной точки вокруг ее канонического положения. При межсимвольных искажениях, возникающих из-за многолучевого распространения такое размытие носит нерегулярный, случайный характер, так как в этом случае изменение и фазы, и амплитуды квадратурных компонент — случайно.

 

Наличие же МСИ, вызываемых предмодуляционной фильтрацией квадратурных компонент формируемого сигнала, может приводить к перемещениям сигнальных точек на новые, геометрически правильные места. Новые положения сигнальных точек определяется как раз влиянием комбинаций предыдущих символов (их информационным содержимым) на последующие. Так как количество этих комбинаций конечно, то и число новых точек в искаженном сигнальном созвездии конечно, что иллюстрирует рисунок ниже.


Вид сигнального созвездия QPSK сигнала при появлении межсимвольных искажений (гауссовский фильтр с ВТ=0,3)


Следует отметить, что при значительной предмодуляционной фильтрации и сложных многоуровневых видах модуляции сигнальные созвездия могут искажаться значительно. В качестве примера можно назвать реальный фильтрованный сигнал EDGE. Наличие МСИ в системе при передаче цифровых данных приводит, в конечном итоге, к возникновениям ошибок на выходе приемника. Поэтому, при разработке трактов передачи и приема, решается задача минимизации последствий МСИ. Наиболее распространенными способами борьбы с межсимвольным взаимодействим являются адаптивная компенсация или коррекция (Adaptive Equalization) искажений и использование кодов коррекции ошибки (Error Correcting Codes).

Information Portal «RF Design» Информационный Портал «Радио Дизайн»
Еще инфо:  Видеокурсы для Связистов и Радистов на RFDesign.ru