Interferencia entre símbolos

En telecomunicación, la interferencia entre símbolos (ISI) es una forma de distorsión de una señal en la cual un símbolo interfiere con símbolos posteriores. Es un fenómeno no deseado ya que los símbolos anteriores tiene un efecto similar al del ruido, lo que hace que la comunicación sea menos fiable. La extensión/propagación del pulso más allá del intervalo de tiempo asignado hace que interfiera con los pulsos/ritmos vecinos. ISI es normalmente causada por la propagación por trayectos múltiples o respuesta de frecuencia lineal o no lineal inherente de un canal que hace que los símbolos sucesivos se “desenfoquen” juntos.

La presencia de ISI en el sistema conlleva a errores en el dispositivo de decisión en la salida del receptor. Por lo tanto, en el diseño de los filtros de transmisión y recepción, el objeto es minimizar los efectos del ISI, y así mandar los datos digitales a su destino con la menor tasa de error posible.

Las formas de aliviar la interferencia entre símbolos incluyen ecualización adaptativa y códigos de corrección de errores.

Causas

Propagación por trayectos múltiples

Una de las causas de la interferencia de símbolos es la propagación por trayectos múltiples en la cual una señal inalámbrica de un transmisor llega al receptor a través de múltiples rutas. Las causas de esto incluyen la reflexión (por ejemplo, la señal puede rebotar en los edificios), la refracción (como a través del follaje de un árbol) y los efectos atmosféricos como los conductos atmosféricos y la reflexión ionosférica. Dado que las diversas rutas pueden ser de diferentes longitudes, esto da como resultado que las diferentes versiones de la señal lleguen al receptor en diferentes momentos. Estos retrasos significan que una parte o la totalidad de un símbolo dado se extenderá a los símbolos siguientes, lo que interfiere con la detección correcta de esos símbolos. Además, los diversos caminos a menudo distorsionan la amplitud y/o fase de la señal, causando así interferencia adicional con la señal recibida.

Canales de banda limitados

Otra causa de interferencia entre símbolos es la transmisión de una señal a través de un canal de banda limitada, es decir, uno donde la respuesta de frecuencia es cero por encima de cierta frecuencia (la frecuencia de corte). Al pasar una señal a través de un canal de este tipo, se eliminan los componentes de frecuencia por encima de esta frecuencia de corte. Además, los componentes de la frecuencia por debajo de la frecuencia de corte también pueden ser atenuados por el canal.

Este filtrado de la señal transmitida afecta la forma del pulso que llega al receptor. Los efectos de filtrar un pulso rectangular no solo cambian la forma del pulso dentro del primer período de símbolo, sino que también se extiende a lo largo de los períodos de símbolo posteriores. Cuando se transmite un mensaje a través de dicho canal, el pulso de difusión de cada símbolo individual interferirá con los siguientes símbolos.

Los canales de banda limitada están presentes en las comunicaciones por cable e inalámbricas. La limitación a menudo es impuesta por el deseo de operar múltiples señales independientes a través de la misma área / cable; debido a esto, a cada sistema se le asigna típicamente una parte del ancho de banda total disponible. Para los sistemas inalámbricos, se les puede asignar una porción del espectro electromagnético para transmitir (por ejemplo, la radio FM a menudo se transmite en el rango de 87.5 MHz a 108 MHz). Esta asignación generalmente es administrada por una agencia gubernamental; en el caso de los Estados Unidos, esta es la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC). En un sistema por cable, como un cable de fibra óptica, la asignación será decidida por el propietario del cable.

La limitación de banda también puede deberse a las propiedades físicas del medio; por ejemplo, el cable que se utiliza en un sistema por cable puede tener una frecuencia de corte por encima de la cual prácticamente ninguna de la señal transmitida se propagará.

Los sistemas de comunicación que transmiten datos a través de canales de banda limitada generalmente implementan la conformación de pulsos para evitar la interferencia causada por la limitación del ancho de banda. Si la respuesta de frecuencia del canal es plana y el filtro de configuración tiene un ancho de banda finito, es posible comunicarse sin ningún ISI. A menudo, la respuesta del canal no se conoce de antemano, y se utiliza un ecualizador adaptativo para compensar la respuesta de frecuencia.