Перекрестные помехи символов

Символ перекрестных помехи , также упоминаются как межсимвольная интерференция  (ISI), описывают помехи между во время последовательных передачи символов в цифровом виде кодированных технологий передачи .

В отличие от перекрестных помех , которые описывают взаимные перекрестные помехи между пространственно смежными путями передачи и могут также влиять на аналоговые передачи, перекрестные помехи между символами относятся к временной последовательности символов, используемых для цифровой передачи по одному и тому же каналу передачи .

причины

В случае цифровой передачи информация с дискретными значениями передается в виде последовательных символов по каналу. Этот канал может, например, B. быть радиосвязью или проводной передачей. Перекрестные помехи символов вызываются следующими причинами:

  1. Ограничивая полосу пропускания канала передачи. В результате форма символов передачи может быть спектрально деформирована и увеличена во времени за счет различных групповых задержек отдельных частотных компонентов. В результате отдельные символы со временем «перетекают» друг в друга.
  2. Многолучевое распространение , особенно для соединений в свободном пространстве с эхом. Различное время прохождения отдельных трактов сигнала в приемнике приводит к наложению переданных символов со сдвигом во времени. В крайнем случае помеха может полностью стереть последовательности символов, по крайней мере временно, из-за деструктивных помех .
  3. С некоторыми фильтрами формирования импульсов , такими как косинусоидальный фильтр с приподнятым корнем , межсимвольные помехи намеренно разрешены в канале передачи с целью минимизации требуемой полосы пропускания. В приемнике используется фильтр, адаптированный к формированию импульсов передатчика , так что в целом (то есть как фильтры формирования импульсов, так и тракт передачи) возможна передача данных без ISI.

Каналы с ограниченным диапазоном

Поскольку каждый канал передачи имеет ограничение полосы частот и, с другой стороны, канал передачи следует использовать как можно эффективнее, возникают определенные граничные условия, при которых передача без ISI все еще возможна с заданной полосой пропускания. Они суммированы в двух условиях Найквиста, которые должны быть выполнены, чтобы избежать перекрестных помех между символами в результате ограничения полосы.

Первое условие Найквиста

Последовательность импульсов из пяти RC-импульсов, отвечающих первому условию Найквиста.

Первый критерий Найквиста утверждает, что импульсная характеристика  h (t) всей системы передачи с частотой дискретизации  T при временах дискретизации  n * T ( n удовлетворяет целому числу), должно выполняться следующее условие:

Это означает, что конкретный символ передачи, который передается в момент n = 0, должен быть равен нулю во все другие моменты времени выборки.

Для выполнения этого условия используются фильтры формирования импульсов, например B. фильтр с приподнятым косинусом (RC-импульс), импульсная характеристика которого показана справа для последовательности из пяти импульсов передачи. Каждый импульс RC равен 1 точно во время выборки и 0 во все остальные моменты времени выборки, что означает отсутствие перекрестных помех между символами.

В качестве дополнительного примера, идеальный фильтр нижних частот также удовлетворяет первому условию Найквиста, но не может быть реализован из-за отсутствия причинно-следственной связи .

Второе условие Найквиста

Глазковая диаграмма

Второе условие Найквиста представляет собой ужесточение первого, поскольку дополнительно требует, чтобы импульсная характеристика  h (t) фильтра имела значение 0 точно между двумя временами дискретизации.

Этот факт можно проиллюстрировать графически на глазковой диаграмме : первое условие Найквиста требует максимального открытия глаза во время выборки t = 0 в вертикальном направлении. Второй критерий Найквиста вызовы для максимального открытия глаз в горизонтальном направлении длительности символа  Т .

На глазковой диаграмме напротив второе условие Найквиста почти не выполняется. RC-импульс фильтра с приподнятым косинусом удовлетворяет только второму условию Найквиста для коэффициента спада β = 1. В этом случае фронт сигнала RC-импульса представляет собой фронт Найквиста .

Во многих практических системах передачи второе условие Найквиста не выполняется точно. Чем меньше выполняется второе условие Найквиста или чем дальше закрывается глаз в горизонтальном направлении, тем точнее должны быть часы символа на приемнике.

литература