ISI (Inter Symbol Interference)

ISI는 일반적으로 다중 경로 전파 또는 통신 채널의 고유 선형 또는 비선형 주파수 응답으로 인해 연속 기호가 함께 블러짐되어 발생한다. 이는 이전의 기호가 소음과 유사한 효과를 가지고 있어 통신을 신뢰성이 떨어지기 때문에 원치 않는 현상이다. 통신에서 기호간 간섭(ISI)은 하나의 기호가 후속 기호를 간섭하는 신호의 왜곡 형태다. 할당된 시간 간격을 넘어 펄스가 확산되면 인접 펄스에 지장을 준다. 시스템에 ISI가 존재하면 수신기 출력시 의사결정기기에 오류가 발생한다. 따라서 송신 필터와 수신 필터 설계에서 목표는 ISI의 영향을 최소화하고, 따라서 가능한 가장 작은 오류율로 디지털 데이터를 목적지에 전달하는 것이다. 기호간 간섭을 완화하기 위한 방법에는 적응적 균등화와 오류 수정 코드가 포함된다.

밴드 제한 채널
기호간 간섭의 또 다른 원인은 대역제한 채널을 통한 신호 전송, 즉 주파수 응답이 특정 주파수보다 0인 채널이다. 그러한 채널을 통해 신호를 전달하면 이 차단 주파수보다 높은 주파수 성분이 제거된다. 또한 차단 주파수보다 낮은 주파수의 구성 요소도 채널에 의해 감쇠될 수 있다. 전송된 신호의 이러한 필터링은 수신기에 도달하는 펄스의 모양에 영향을 미친다. 직사각형 펄스를 필터링하는 효과는 첫 번째 기호 주기 내에 펄스의 모양을 바꿀 뿐만 아니라, 이후의 기호 기간에도 퍼져 나간다. 이러한 채널을 통해 메시지가 전송될 때, 각 개별 기호의 확산 펄스는 다음과 같은 기호를 방해할 것이다. 대역제한 채널은 유무선 통신에 모두 존재한다. 한계는 종종 동일한 영역, 케이블을 통해 여러 개의 독립적인 신호를 작동시키고자 하는 욕구에 의해 부과된다. 이 때문에, 각 시스템은 일반적으로 사용 가능한 총 대역폭의 한 부분을 할당받는다. 무선 시스템의 경우 전송하기 위해 전자파 스펙트럼의 한 조각을 할당할 수 있다. 이 배분은 보통 정부 기관이 관리한다. 광섬유 케이블과 같은 유선 시스템에서는 케이블 소유자가 할당을 결정한다. 대역 제한은 매체의 물리적 특성 때문일 수도 있다. 예를 들어, 유선 시스템에서 사용되는 케이블은 사실상 전송된 신호가 전파되지 않는 컷오프 주파수를 가질 수 있다. 대역폭 제한 채널을 통해 데이터를 전송하는 통신 시스템은 대개 대역폭 제한으로 인한 간섭을 피하기 위해 펄스 형성을 구현한다. 채널 주파수 응답이 평탄하고 쉐이핑 필터의 대역폭이 유한하면 ISI가 전혀 없는 상태에서 통신할 수 있다. 흔히 채널 응답을 사전에 알 수 없으며, 주파수 응답을 보상하기 위해 적응형 등화기를 사용한다.

다중 경로 전파
심볼간 간섭의 원인 중 하나는 송신기에서 나오는 무선 신호가 여러 경로를 통해 수신기에 도달하는 다중 경로 전파다. 이것의 원인은 반사, 굴절 및 대기 덕트 및 전리층 반사 같은 대기 효과를 포함한다. 다양한 경로의 길이가 다를 수 있기 때문에, 이것은 다른 버전의 신호가 다른 시간에 수신기에 도달하는 결과를 낳는다. 이러한 지연은 주어진 기호의 일부 또는 전부를 후속 기호에 분산시켜 이러한 기호의 정확한 탐지를 방해한다는 것을 의미한다. 또한 다양한 경로가 신호의 진폭 및/또는 위상을 왜곡하여 수신된 신호에 더 많은 간섭을 유발하는 경우가 많다.

아이 패턴(eye patterns)에 미치는 영향
ISI의 효과는 다중 경로 채널을 통해 작동할 때 동일한 시스템의 아이 패턴인 두 번째 영상에 나타난다. 신호의 지연되고 왜곡된 버전을 수신하는 효과는 신호 전환의 정의 상실에서 볼 수 있다. 또한 노이즈 여유와 신호를 샘플링할 수 있는 윈도우를 모두 줄여 시스템의 성능이 더 나빠질 것임을 보여준다.
소음 여유는 샘플링 시간에서 신호와 0 진폭 지점 사이의 거리에 의해 주어진다. 즉, 샘플링 시간에서 신호가 0에서 멀어질수록 좋다. 신호가 올바르게 해석되려면 0 대 1과 1 대 0 전환이 교차하는 두 지점 사이의 어딘가에서 샘플링해야 한다. 다시, 이러한 지점들이 더 멀리 떨어져 있을수록 좋으며, 이는 신호가 수신기에서 샘플의 타이밍 오류에 덜 민감하게 된다는 것을 의미하기 때문이다. PCM 또는 데이터 전송 시스템에서 ISI를 실험적으로 연구하는 한 가지 방법은 오실로스코프의 수직 편향 플레이트에 수신파를 적용하고 수평 편향 플레이트에 전송된 기호율 R(R = 1/T)으로 톱니바퀴 파형을 적용하는 것이다. 결과 표시장치는 2진파에 대한 인간의 눈과 유사하기 때문에 눈 패턴이라고 불린다. 눈 패턴의 내부 부분을 눈구멍이라고 한다. 눈 패턴은 관련 시스템의 성능에 대한 많은 정보를 제공한다. 아이 오프닝의 폭은 ISI로부터 오류 없이 수신파를 샘플링할 수 있는 시간 간격을 정의한다. 샘플링을 위해 선호되는 시간은 눈이 가장 크게 뜨는 순간이라는 것이 분명하다. 타이밍 오류에 대한 시스템의 민감도는 샘플링 시간이 변화함에 따라 눈의 폐쇄 속도에 의해 결정된다.눈 개구부의 높이는 지정된 샘플링 시간에 소음 대비 여백을 정의한다.