심볼간 간섭
Intersymbol interference |
전기통신에서 심볼간섭(ISI)은 하나의 심볼이 후속 심볼을 간섭하는 신호의 왜곡 형태입니다.이는 이전 기호가 노이즈와 유사한 영향을 미치기 때문에 통신의 신뢰성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않은 현상입니다.할당된 시간 간격을 초과하여 펄스가 확산되면 인접 [1]펄스와 간섭하게 됩니다.ISI는 보통 멀티패스 전파 또는 통신채널 고유의 선형 또는 비선형 주파수 응답으로 인해 연속되는 기호가 흐릿해집니다.
시스템에 ISI가 존재하면 리시버 출력 시 의사결정 디바이스에 오류가 발생합니다.따라서, 송수신 필터의 설계에서는, ISI 의 영향을 최소한으로 억제해, 가능한 한 최소한의 에러율로 디지털 데이터를 수신처에 전달하는 것이 목적입니다.
심볼간 간섭을 완화하는 방법에는 적응형 등화 [2]코드와 오류 정정 코드가 있습니다.
원인들
멀티패스 전파
심볼간 간섭의 원인 중 하나는 송신기에서 무선 신호가 여러 경로를 통해 수신기에 도달하는 멀티패스 전파입니다.그 원인에는 반사(예를 들어 신호가 건물에서 튕겨나갈 수 있음), 굴절(나무 잎을 통해) 및 대기 덕트 및 전리층 반사 등의 대기 영향이 포함된다.다양한 패스의 길이가 다를 수 있기 때문에, 그 결과 수신기에 도착하는 신호의 버전이 다릅니다.이러한 지연은 특정 기호의 일부 또는 전부가 후속 기호에 확산되어 해당 기호의 정확한 검출에 방해가 된다는 것을 의미합니다.또한 다양한 패스에 의해 신호의 진폭 및/또는 위상이 왜곡되어 수신된 신호에 대한 추가 간섭이 발생하는 경우가 많다.
대역 제한 채널
심볼간 간섭의 또 다른 원인은 대역제한 채널을 통해 신호를 전송하는 것입니다.즉, 주파수 응답이 특정 주파수(컷오프 주파수)보다 0인 채널입니다.이러한 채널을 통해 신호를 전달하면 이 차단 주파수를 초과하는 주파수 성분이 제거됩니다.또한 컷오프 주파수 미만의 주파수 성분은 채널에 의해 감쇠될 수도 있다.
이 송신 신호의 필터링은, 수신기에 도달하는 펄스의 형태에 영향을 줍니다.직사각형 펄스를 필터링하면 첫 번째 기호 주기 내에서 펄스의 모양이 변경될 뿐만 아니라 이후 기호 주기에도 퍼집니다.이러한 채널을 통해 메시지가 전송되면 각 개별 기호의 확산 펄스가 다음 기호를 방해합니다.
유선통신과 무선통신 모두 대역제한채널이 존재합니다.이 제한은 종종 동일한 영역/케이블을 통해 여러 개의 독립된 신호를 작동시키고자 하는 욕구에 의해 발생합니다.이 때문에 일반적으로 각 시스템에는 사용 가능한 총 대역폭의 일부가 할당됩니다.무선 시스템의 경우, 송신할 전자파 스펙트럼의 슬라이스를 할당할 수 있습니다(예를 들어 FM 라디오는 종종 87.5 ~108 MHz 범위에서 방송됩니다).이 할당은 보통 정부 기관이 관리합니다.미국의 경우 연방통신위원회(FCC)입니다.광섬유 케이블 등의 유선 시스템에서는 케이블 소유자가 할당을 결정합니다.
대역 제한은 매체의 물리적 특성에 의해서도 발생할 수 있습니다.예를 들어 유선 시스템에서 사용되는 케이블의 컷오프 주파수는 전송 신호가 거의 전파되지 않을 수 있습니다.
대역폭 제한 채널을 통해 데이터를 전송하는 통신 시스템은 일반적으로 대역폭 제한에 의한 간섭을 피하기 위해 펄스 쉐이핑을 구현합니다.채널 주파수 응답이 플랫하고 쉐이핑필터의 대역폭이 한정되어 있는 경우 ISI 없이 통신할 수 있습니다.채널 응답을 미리 알 수 없는 경우가 많으며 주파수 응답을 보상하기 위해 적응형 이퀄라이저가 사용됩니다.
눈동자에 미치는 영향
한가지 방법은 PCM이나 데이터 전송 시스템에서 ISI를 공부하기 위해 실험적으로 오실로스코프의 수직 편향 접시들에, 수평 편향 접시들에 전송된 심볼 레이트에서 톱니파 R(R=1/T)적용할 받은 물결을 적용하는가이다.그 결과 디스플레이 2진은 인간의 눈에 그것의 유사성 때문 아이 패턴이라고 불린다.눈을 패턴의 내륙 지방의 눈 오프닝이라고 불린다.한 아이 패턴은 적절한 시스템의 성능에 대한 많은 정보를 제공한다.
- 눈 개방의 폭이 받은 물결 ISI에서 에러 없이 샘플링될 수 있는 시간 간격을 정의합니다.그것은 눈을 열려 있는 가장은 시간이 샘플링을 위해 가장 선호되는 시간의 순간 분명하다.
- 시스템의 시한 오류에 대한 감수성이 눈의 폐점률로 표본 추출 시간 다양하다에 의해 결정된다.
- 눈 오프닝의 높이, 지정된 표본 추출 시간에, 소리 때문에 여백을 정의합니다.
는 신호의 많은 샘플이 재생될 때 눈 경향은 신호 특성의 그래픽 표현을 줄 수 있다.한 사람 −1 의 진폭 및+1의 진폭에 의한은 제로이다 이진 위상 시프트 키잉(PSK)시스템을 위한 첫번째 이미지 아래는 아이 패턴.현재 샘플링 시간 이미지의 중앙에, 다음 이전의 샘플링번 이미지의 가장자리에 있다는 것이다.한 표본 추출 시간에서 또 다른( 같은 one-to-zero 일대일, 등등)까지의 다양한 전환은 도표에서 볼 수 있다.
그 잡음 여유-소음의 양은 오류를 얻기 위해 수신기를 일으키는 데 필요한-신호와 샘플링은 시간에 이 놀라운 0의 진폭 지점 사이의 거리로, 다시 말하면 더 0에서 샘플링은 시간에 신호가 낫게 된 것이다.들어 신호가 정확히 해석할, 어딘가가 zero-to-one과 1대 0출력 신호 전환 크로스 두점 사이에 채취해야 한다.다시 말씀드리지만, 이러한 포인트는 멀리 떨어져 있을수록 좋습니다.이는 신호가 수신기의 샘플 타이밍 오류에 덜 민감함을 의미하기 때문입니다.
ISI의 효과는 멀티패스 채널을 통해 작동할 때 동일한 시스템의 눈 패턴인 두 번째 이미지에 나와 있습니다.지연되거나 왜곡된 버전의 신호를 수신하는 효과는 신호 천이의 정의 손실에서 확인할 수 있습니다.또한 노이즈 마진과 신호를 샘플링할 수 있는 윈도우를 모두 줄여 시스템의 성능이 더 나빠진다는 것을 나타냅니다(즉, 비트 오류율이 더 커집니다).
바이너리 PSK 시스템의 아이 다이어그램
다중 경로 효과가 추가된 동일한 시스템의 아이 다이어그램
ISI의 카운터링
통신 및 데이터 스토리지에는 심볼 간 간섭 문제를 회피하기 위한 몇 가지 기술이 있습니다.
- 한 기호에서 나오는 에너지가 다음 기호로 번질 정도로 임펄스 반응이 충분히 짧도록 시스템을 설계합니다.
- 보호 주기에 맞춰 기호를 구분합니다.
- 수신기에 이퀄라이저를 적용합니다.대략적으로 말하면 역필터를 적용하여 채널의 효과를 되돌리려고 합니다.
- 수신기에 시퀀스 디텍터를 적용하여 Viterbi 알고리즘을 사용하여 전송된 기호의 시퀀스를 추정합니다.
의도적인 심볼간 간섭
Nyquist보다 빠른 신호로 알려진 ISI의 제어된 양을 송신측 시스템에 의도적으로 구축하는 코드화된 변조 시스템도 존재합니다.이러한 설계는 수신기에서 전체 트랜시버 시스템의 [3]섀넌 용량 이득에 대한 계산 복잡도 패널티를 교환합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Lathi, B.P.; Ding, Zhi (2009). Modern Digital and Analog Communication Systems (Fourth ed.). Oxford University Press, Inc. p. 95. ISBN 9780195331455.
- ^ McMaster University, Simon Haykin의 디지털 커뮤니케이션
- ^ J.B.의 나이키스트 시그널링보다 빠릅니다.앤더슨, F.루섹이랑 뷔.Owall, IEEE 회의, 2013년 8월
추가 정보
- William J. Dally and John W. Poulton (1998). Digital Systems Engineering. Cambridge University Press. pp. 280–285. ISBN 9780521592925.
- Hervé Benoit (2002). Digital Television. Focal Press. pp. 90–91. ISBN 9780240516950.
