interferencia entre símbolos

En telecomunicaciones , la interferencia entre símbolos ( ISI ) es una forma de distorsión de una señal en la que un símbolo interfiere con los símbolos subsiguientes. Este es un fenómeno indeseado, ya que los símbolos anteriores tienen un efecto similar al del ruido , lo que reduce la fiabilidad de la comunicación. La propagación del pulso más allá de su intervalo de tiempo asignado provoca que interfiera con los pulsos vecinos. ^{[ 1 ]} La ISI suele ser causada por la propagación multitrayecto o por la respuesta en frecuencia lineal o no lineal inherente de un canal de comunicación , lo que provoca que los símbolos sucesivos se fusionen.

La presencia de interferencia intersímbolo (ISI) en el sistema introduce errores en el dispositivo de decisión a la salida del receptor. Por lo tanto, en el diseño de los filtros de transmisión y recepción, el objetivo es minimizar los efectos de la ISI y, de este modo, entregar los datos digitales a su destino con la menor tasa de error posible.

Entre las formas de mitigar la interferencia entre símbolos se incluyen la ecualización adaptativa y los códigos de corrección de errores . ^{[ 2 ]}

Una forma de estudiar experimentalmente la interferencia entre símbolos (ISI) en un sistema de transmisión de datos o PCM consiste en aplicar la onda recibida a las placas de deflexión vertical de un osciloscopio y una onda diente de sierra a la velocidad de símbolos transmitida R (R = 1/T) a las placas de deflexión horizontal. La imagen resultante se denomina diagrama de ojo debido a su parecido con el ojo humano para ondas binarias. La región interior del diagrama de ojo se denomina apertura del ojo. Un diagrama de ojo proporciona mucha información sobre el rendimiento del sistema en cuestión.

1. La amplitud de la abertura del diagrama de ojo define el intervalo de tiempo durante el cual se puede muestrear la onda recibida sin errores debidos a la interferencia intersímbolo (ISI). Es evidente que el momento óptimo para el muestreo es aquel en el que el diagrama de ojo está completamente abierto.
2. La sensibilidad del sistema a los errores de sincronización está determinada por la velocidad de cierre del ojo a medida que varía el tiempo de muestreo.
3. La altura de la abertura del ojo, en un momento de muestreo específico, define el margen de seguridad frente al ruido.

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  Diagrama de ojo de un sistema PSK binario
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  Diagrama de ojo del mismo sistema con efectos de trayectorias múltiples añadidos.

Un diagrama de ojo, que superpone múltiples muestras de una señal, permite obtener una representación gráfica de sus características. La primera imagen muestra el diagrama de ojo de un sistema de modulación por desplazamiento de fase binaria (PSK), donde un uno se representa con una amplitud de -1 y un cero con una amplitud de +1. El tiempo de muestreo actual se encuentra en el centro de la imagen, mientras que los tiempos de muestreo anterior y siguiente se ubican en los bordes. En el diagrama se aprecian claramente las distintas transiciones entre los diferentes tiempos de muestreo (como de uno a cero, de uno a uno, etc.).

El margen de ruido —la cantidad de ruido necesaria para que el receptor detecte un error— viene dado por la distancia entre la señal y el punto de amplitud cero en el instante de muestreo; en otras palabras, cuanto más alejada esté la señal de cero en el instante de muestreo, mejor. Para que la señal se interprete correctamente, debe muestrearse en algún punto entre los dos puntos donde se cruzan las transiciones de cero a uno y de uno a cero. De nuevo, cuanto más alejados estén estos puntos, mejor, ya que esto significa que la señal será menos sensible a los errores de sincronización de las muestras en el receptor.

Los efectos de la interferencia intersímbolo (ISI) se muestran en la segunda imagen, que representa el diagrama de ojo del mismo sistema al operar en un canal multitrayecto. La recepción de versiones retardadas y distorsionadas de la señal se evidencia en la pérdida de definición de las transiciones. Además, reduce tanto el margen de ruido como la ventana de muestreo de la señal, lo que se traduce en un peor rendimiento del sistema (es decir, una mayor tasa de error de bits ).

Existen diversas técnicas en telecomunicaciones y almacenamiento de datos que intentan solucionar el problema de la interferencia entre símbolos.

• Diseñar sistemas de tal manera que la respuesta impulsional sea lo suficientemente corta como para que muy poca energía de un símbolo se difunda en el siguiente.
• Símbolos separados en el tiempo con períodos de guarda .
• Aplique un ecualizador en el receptor que, en términos generales, intenta contrarrestar el efecto del canal mediante la aplicación de un filtro inverso.
• Aplique un detector de secuencia en el receptor, que intente estimar la secuencia de símbolos transmitidos utilizando el algoritmo de Viterbi .

También existen sistemas de modulación codificada que incorporan intencionadamente una cantidad controlada de interferencia intersímbolo (ISI) en el sistema del transmisor, conocida como señalización más rápida que Nyquist . Este diseño compensa una mayor complejidad computacional en el receptor con una mejora en la capacidad de Shannon del sistema transceptor global. ^{[ 3 ]}

• Criterio ISI de Nyquist

• William J. Dally y John W. Poulton (1998). Ingeniería de sistemas digitales . Cambridge University Press. págs. 280-285 . ISBN  9780521592925.
• Hervé Benoit (2002). Televisión digital . Focal Press. pp. 90–91 . ISBN  9780240516950.

• Definición de ISI según la norma federal 1037C
• concepto de interferencia entre símbolos