5 Межсимвольные искажения в цифровых системах передачи

5.1 Причины появления межсимвольных искажений

В главе 2 был исследован сигнал конечной длительности, создаваемый источником сообщения. Для этого вида сигнала введено понятие оптимального приёмника и определена его структурная схема. Частным случаем такого сигнала является прямоугольный видео- или радиоимпульс.

Последовательность видеоимпульсов длительностью Т представляет собой цифровой поток, создаваемый источником информации в процессе преобразования аналогового сигнала в цифровую форму. Прямоугольные радиоимпульсы возникают в радиопередающем устройстве при модуляции сигнала несущей частоты созданным цифровым потоком. Скорость цифрового потока, т.е. количество видеоимпульсов в единицу времени определяется шириной спектра сигнала, поступающего от источника сообщения. Будем называть каналом передачи систему передачи сигнала от входа кодера радиопередающего устройства через среду безискажённого распространения до выхода радиоприёмного устройства. Для передачи сигнала по каналу передачи необходимо, чтобы ширина спектра цифрового потока была меньше ширины диапазона частот, занимаемого каналом передачи. В противном случае радиоимпульсы, поступающие на вход радиоприёмного устройства, претерпят искажения, заключающиеся в том, что соседние радиоимпульсы, а, следовательно, соседние видеоимпульсы на выходе демодулятора приёмника будут частично накладываться друг на друга. Остатки сигналов предыдущих импульсов («хвосты») суммируются с сигналом текущего импульса.

Рис. 5.1 иллюстрирует этот процесс.

Возникнут так называемые межсимвольные искажения, которые приводят к наличию ошибок в цифровом потоке на выходе приёмника.

Реализация оптимального приёмника обеспечивает максимизацию отношения сигнал/шум на входе решающего устройства приёмника и, следовательно, минимизацию количества ошибок в цифровом потоке на выходе приёмника. Принцип оптимального приёма не распространяется на сигнал с межсимвольными искажениями, т.к. эти искажения не являются шумами. Поэтому ошибки, возникающие из-за символьных искажений, являются дополнительными к ошибкам на выходе оптимального приёмника. При заданной ширине диапазона частот канала и заданной скорости цифрового потока, определяемой источником сообщения, уменьшить дополнительные ошибки можно тремя способами:

1) Заменить прямоугольную форму видеоимпульса длительности Т на такую форму, чтобы ширина спектра изменённого видеоимпульса той же длительности Т была бы минимально возможной.

2) Использовать в приёмнике фильтр Найквиста в качестве оптимального фильтра.

3) Использовать сигнал с многоуровневой модуляцией, позволяющей многократно сократить его полосу частот.

Первый способ, реализованный решением вариационной задачи [Гуревич], позволил найти искомую форму, близкую к форме половины синусоиды с периодом 2Т. Этот способ использован в [2], но не нашёл широкого распространения. Перейдём к рассмотрению второго способа.