码间串扰及码间串扰的产生解析
串间串扰与其产生的原因
通信原理第三次讨论课串间串扰与其产生的原因制作人：目录一、数字基带传输系统 (3)二、基带传输系统的码间串扰 (3)三、无码间串扰的基带传输特性 (5)1、奈奎斯特(Nyquist)定理（奈奎斯特第一准则） (6)2、理想低通滤波器基带传输的特征参量 (6)一、数字基带传输系统如图所示一个典型的数字基带信号传输系统模型。
图中：基带码型编码电路的输出是携带着基带传输的典型码型信息的δ脉冲或窄脉冲序列}{a，我们仅仅关注取值：0、1或±1；n发送滤波器又叫信道信号形成网络，它限制发送信号频带，同时将{n a转换为适合信道传输的基带波形；}信道可以是电缆等狭义信道也可以是带调制器的广义信道，信道中的窄带高斯噪声会给传输波形造成随机畸变；接收滤波器的作用是滤除混在接收信号中的带外噪声和由信道引入的噪声，对失真波形进行尽可能的补偿（均衡）；抽样判决器是一个识别电路，它把接收滤波器输出的信号波形)(ty放大、限幅、整形后再加以识别，进一步提高信噪比；码型译码将抽样判决器送出的信号还原成原始信码。
二、基带传输系统的码间串扰数字通信的主要质量指标是传输速率和误码率，二者之间密切相关、互相影响。
当信道一定时，传输速率越高，误码率越大。
如果传输速率一定，那么误码率就成为数字信号传输中最主要的性能指标。
从数字基带信号传输的物理过程看，误码是由接收机抽样判决器错误判决所致，而造成误判的主要原因是码间串扰和信道噪声。
1.定义：由于系统传输特性不良或加性噪声的影响，使信号波形发生畸变，造成收端判决上的困难，因而造成误码，这种现象称为码间串扰。
2．现象：脉冲会被展宽，甚至重迭（串扰）到邻近时隙中去成为干扰。
图(a)示出了}{n a 序列中的单个“1”码，经过发送滤波器后，变成正的升余弦波形见图(b)，此波形经信道传输产生了延迟和失真如图(c)所示，我们看到这个“1”码的拖尾延伸到了下一码元时隙内，并且抽样判决时刻也应向后推移至波形出现最高峰处（设为1t ）。
码间串扰的产生及其消除
但这样的波形也不易实现，因此比较合理的是采用图（b）所示的波 形，虽然其到达(t0+Ts)以前并没有衰减到0，但可以让它在(t0+Ts) (t0+2Ts) 等后面码元的取样判决时刻正好为0。
但考虑实际应用时，定时判决时刻不一定非常准确，如果像图（b ）这样的 h(t)尾巴拖得太长，当判决时刻略有偏差时，任一个码 元都会对后面的多个码元产生串扰，或者说任一个码元都要受到前 面几个码元的串扰。因此，除了要求h(t)在(t0+T)、(t0+2t)等时 刻的值为0以外，还要求h(t)适当衰减快一些，即尾巴不要拖得太 长。这就是消除码间串扰的基本思想。
三、消除码间串扰的基本思想
r (kTs t0 ) ak h(t0 ) an h (k n)Ts t0 nR (kTs t0 )
nk
由上式可知，若想消除码间串扰，应使
a h(k n)T
n k n
s
t0 0
由于an是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0是 不行的。从码间串扰各项影响来说，当然前一码元的影响最 大，因此，最好让前一个码元的波形在到达后一个码元抽样 判决时刻已衰减到0，如图（a）所示的波形。
r (kTs t0 ) ak h(t0 ) an h (k n)Ts t0 nR (kTs t0 )
nk
式中，第一项ak h(t0)是第k个接收码元波形的抽样值， 它是确定ak 的依据；第二项（项）是除第k个码元以外 的其它码元波形在第k个抽样时刻上的总和（代数和）， 它对当前码元ak的判决起着干扰的作用，所以称之为码 间串扰值。
一、码间串扰的产生
1、码间串扰的定义 码间串扰是由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形 畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽 样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
通信原理思考题解析樊昌信[第六版]
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通信原理思考题解析樊昌信[第六版]3–1 何谓随机过程？它具有什么特点？答：随机过程是⼀类随时间作随机变化的过程，它不能⽤确切的时间函数描述。
随机过程是所有样本函数的集合或随机过程是在时间进程中处于不同时刻的随机变量的集合。
3–4 平稳过程的⾃相关函数有哪些性质？它与功率谱密度的关系如何？答：平稳过程的⾃相关函数R(t)的性质：R(t) 是时间差t 的函数；当t = 0时，R(0)等于平稳过程的平均功率；R(t)是t 的偶函数；R(t)在t = 0时有最⼤值；当t = ∞ 时，R (∞) 等于平稳过程的直流功率；R(0 )－ R (∞) = s 2 等于平稳过程的交流功率。
当均值为0时，有R(0) = s 2。
即： —x(t)的平均功率； —t 的偶函数； —R(t)的上界； —x(t)的直流功率； —x(t)的交流功率。
平稳过程的⾃相关函数R(t) 与其功率谱密度P x ( f )是⼀对付⾥叶变换。
3–5 什么是⾼斯过程？其主要性质有哪些？答：如果随机过程(t)的任意n 维分布服从正态分布，则成为⾼斯过程。
⾼斯过程的主要性质有：⑴⾼斯过程的n 维分布只依赖各个随机变量的均值、⽅差和归⼀化协⽅差。
⑵⼴义平稳的⾼斯过程也是严平稳的。
⑶如果⾼斯过程在不同时刻的取值是不相关的，那么它们也是统计独⽴的。
⑷⾼斯过程经过线性变换后⽣成的过程仍是⾼斯过程。
3–7 随机过程通过线性系统时，输出与输⼊功率谱密度的关系如何？如何求输出过程的均值、⾃相关函数？答：随机过程通过线性系统时，输出过程的功率谱密度是输⼊过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平⽅。
即P 0 (f)＝H* (f)﹒H (f)﹒P i (f) ＝︱H (f)︱2﹒P i (f)输出过程的均值等于输⼊过程的均值乘以H(0)。
输出过程的⾃相关函数等于输出过程的功率谱密度的傅⾥叶逆变换。
4–2 地波传播距离能达到多远？它适⽤在什么频段？答：地波传播在数百⽶到数千千⽶，应⽤与低频和甚低频，⼤约2MHZ4–3天波传播距离能达到多远？它适⽤在什么频段？答：天波传播能达到⼀万千⽶以上，应⽤于⾼频，2MHZ-30MHZ4–4 视距传播距离和天线⾼度有什么关系？答：天线⾼度越⾼，视距传播的距离越远，其具体关系为H=D^2/50 其中H 为天线⾼度，单位为⽶，D 为视距传播距离，单位为千⽶4–6 何谓多径效应？答：多径传播对信号的影响称为多径效应)]([)0(2t E R ξ=)()(ττ-=R R)0()(R R ≤τ22a )]([)(==∞t E R ξ2)()0(σ=∞-R R4–8 何谓恒参信道？何谓随参信道？它们分别对信号传输有哪些主要影响？答：信道的特性基本上不随时间变化或变化极慢极⼩，这种信道称为恒定参量信道，简称恒参信道。
码间串扰的产生及其消除
r (kTs t0 ) ak h(t0 ) an h (k n)Ts t0 nR (kTs t0 )
nk
式中，第一项ak h(t0)是第k个接收码元波形的抽样值， 它是确定ak 的依据；第二项（项）是除第k个码元以外 的其它码元波形在第k个抽样时刻上的总和（代数和）， 它对当前码元ak的判决起着干扰的作用，所以称之为码 间串扰值。
n
a
n
g T (t nTs )
式中 gT (t) － 发送滤波器的冲激响应 设发送滤波器的传输特性为GT () ，则有 总传输特性
1 g T (t ) 2
GT ( )e jt d
再设信道的传输特性为C()，接收滤波器的传输
特性为GR () ，则基带传输系统的总传输特性为
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
其单位冲激响应为
1 h(t ) 2
Hale Waihona Puke H ( )e jt d
接收滤波器输出信号
r (t ) d (t ) h(t ) nR (t )
n
a h(t nT ) n
n S
R
(t )
式中，nR(t)是加性噪声n(t)经过接收滤波器后输出的噪 声。 为了确定第k个码元 ak 的取值，首先应在t = kTs + t0 时刻上对r(t)进行抽样，以确定r(t)在该样点上的值。 由上式得
当输入的二进制码元序列为1110时，经过实际信道以后，信号将有 延迟和失真，在不考虑噪声影响下，接收滤波器输出端得到的波形 如图(c）所示，第一个码元的最大值出现在t0时刻，而且波形拖得 宽，这个时候对这个码元的抽样判决时刻应选择在t=t0时刻。依次 类推，我们将在3T+t0时刻对第四个码元0进行判决。可从图中可以 看到：在t=3T+t0 时刻，第一码元、第二码元、第三码元等的值还 没有消失，这样势必影响第四个码元的判决。即接收端接收到的前 三个码元的波形串到第四个码元抽样判决的时刻，影响第四个码元 的抽样判决。这种影响就叫做码间串扰。
基带传输系统中码间串扰产生的原因
基带传输系统中码间串扰产生的原因引言：基带传输系统是一种将数字信号直接传输到传输介质上的通信系统。
在基带传输过程中，码间串扰是一种常见的干扰现象。
本文将探讨码间串扰产生的原因，并对其影响和解决方法进行分析。
一、码间串扰的定义和影响码间串扰是指在基带传输系统中，由于信号之间存在相互干扰，导致接收端无法正确解码的现象。
码间串扰会导致接收信号的错误和失真，影响通信系统的可靠性和性能。
二、码间串扰产生的原因1. 信号传输路径干扰：当多个信号在传输路径上同时存在时，它们之间会相互干扰，产生码间串扰。
例如，在同一传输介质上同时传输多个信号时，它们之间的相互作用会导致码间串扰。
2. 传输介质特性差异：不同传输介质对信号的传输特性有所差异，如传输速度、传输延迟等。
当多个信号同时传输在不同的介质上时，由于介质特性的差异，会产生码间串扰。
3. 邻近信号干扰：当多个信号在时间上或频率上非常接近时，它们之间会相互干扰，产生码间串扰。
例如，在频分多路复用系统中，多个信号被调制到不同的频率上进行传输，但相邻频率之间会产生串扰。
4. 信号功率差异：当多个信号的功率差异较大时，功率较大的信号会对功率较小的信号产生干扰，导致码间串扰。
这种干扰主要发生在采用非线性调制方式的系统中。
5. 时钟抖动：时钟抖动是指时钟信号的不稳定性，会导致码间串扰。
当时钟信号抖动较大时，信号传输的时序会出现偏差，从而引起码间串扰。
三、码间串扰的影响码间串扰会对基带传输系统的性能产生负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 误码率增加：码间串扰会导致接收信号的错误和失真，增加系统的误码率。
当误码率过高时，会影响通信系统的可靠性和传输质量。
2. 传输距离受限：码间串扰会限制基带传输系统的传输距离，使信号传输的距离受到限制。
这是因为码间串扰会随着传输距离的增加而增强，导致信号的质量下降。
3. 频带利用率下降：码间串扰会占用信号的频带资源，降低频带利用率。
这是因为码间串扰会使接收信号的频谱发生变化，增加了信号之间的重叠，从而降低了频带利用率。
通信原理码间串扰的原因
通信原理码间串扰的原因通信原理码间串扰（Inter-Symbol Interference, ISI）指的是数字通信中相邻符号之间的干扰。
它是数字通信技术中的一种基本问题，会减弱信号质量，影响系统的性能和可靠性。
当码间串扰达到一定程度时，就可能需要采取特殊的补偿技术来消除它。
那么，是什么原因导致了码间串扰的产生呢？首先，码间串扰主要是由信道中的多径传播效应导致的。
多径传播是指从发送端到接收端的信号可能有多条路径，这些路径长度不同，因此到达终端时可能会有不同相位的信号重叠导致码间串扰。
当信号通过多条路径传播时，此类信号到达接收器端的时间和幅度不同，从而导致码间串扰。
通常来说，信道中存在多个反射和散射信号，其中每个信号的幅度、相位和时间延迟都是不同的。
这些反射和散射信号可以从地面或者天线辐射到建筑物、人造结构物或地形，也可以经过下行链路反射到卫星上。
当这些信号到达接收器时，它们将交织在一起，在时间和频率上产生码间串扰。
其次，码间串扰也会受到信号时变性质的影响。
时变信道是指信号传输环境不断变化，接收条件也会因此不断改变。
例如，随着人体移动，人体吸收的无线信号会产生一个影响。
另外，移动通信系统中的用户在移动时，速度和方向也会改变，这可能导致信道的时变性质。
此外，普及的MIMO技术（多输入多输出）也在一定程度上加剧了码间串扰的情况。
因为MIMO系统中的多个天线可以接收来自不同路径的信号，从而增加了干扰信号的数量。
最后，码间串扰也会受到调制方法的影响。
当采用高码率的调制方法时，相邻符号之间的距离非常短，这会使得码间串扰变得更加明显。
例如，在QAM调制中，位于相邻点上的两个符号只有一个位的不同，而在PSK调制中，它们只有不到一半的幅度的差异。
因此，采用高阶QAM调制比低阶QAM调制更容易出现码间串扰。
综上所述，通信原理码间串扰产生的原因很复杂，其中包括多径传播效应、信号时变性质以及调制方法等多方面因素的影响。
通信原理——数字基带传输系统3
s s
系统带宽：
1 B 2Ts
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
冲激响应波形：
h(t)
-4T s
-3Ts -2Ts
-Ts
0
Ts
2Ts 3Ts
4T s
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
因而，通过分析，可以得到以下结论： (1)对于理想低通系统，若Tb=mTs，m∈N，则可实 现无码间干扰传输，则传码率RB=1/Tb=1/(mTs) ； (2)理想低通系统最大频带利用率为：
基带传输系统的抗噪声性能
二进制双极性基带系统 接收滤波器的输出是一混合波形，即 x(t)=s(t)+nR(t) s(t)：数字基带信号； nR(t) ：接收滤波器输出端噪声。 为了得到第k个码元，选取抽样时刻t=kTs，则抽样值：
1 ’ 时 A nR ( kTs ) 发 送 ‘ x( kTs ) 0’ 时 A nR ( kTs ) 发 送 ‘
s
0 (b)
1s 2T 4W1
t
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
滚降系统无码间串扰的传码率＝与之等效的理想低 通系统的无码间串扰的传码率；理想低通系统的截止 频率为滚降系统传输函数衰减到其最大值一半时对应 的频率点。
码元传输速率：RBMAX=1/Ts 频带利用率：ηmax＝RBmax/B=2/(1+α) 当 α ＝ 0 ，为理想低通特性，此时频带利用率最大， 2Bd/Hz； 当 α ＝ 1 ，称为升余弦特性，此时频带利用率最小， 1Bd/Hz。
t0 ＋ 2Ts
t
无码间串扰的基带传输特性
码间串扰产生的原因
码间串扰产生的原因随着通信技术的发展，网络已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
在日常生活中，我们经常使用网络进行信息的传递，而网络传输的信息往往需要进行编码和解码。
然而，由于种种原因，网络传输过程中可能会出现码间串扰的问题，导致信息传输出现错误。
那么，究竟是什么原因导致了码间串扰的出现呢？本文将对此进行详细的探讨。
一、码间串扰的定义和表现首先，我们需要了解什么是码间串扰。
在数字通信中，码间串扰是指相邻码元之间的干扰，导致接收端无法正确识别码元，从而出现误码。
这种干扰可能来自于同一信号的不同部分，或者来自于不同信号之间的干扰。
在数字通信中，码间串扰往往表现为信号波形的畸变，使得接收端无法正确解码，从而导致误码率的升高。
二、码间串扰的原因码间串扰的出现可能有多种原因，其中一些主要原因如下：1. 信号传输距离过长在信号传输过程中，信号会受到各种干扰，例如衰减、散射等。
当信号传输距离过长时，信号的强度会逐渐减弱，从而使得信号受到的干扰变得更加明显。
这种干扰可能来自于同一信号的不同部分，或者来自于其他信号的干扰，从而导致码间串扰的出现。
2. 信号带宽过窄信号的带宽是指信号中包含的频率范围。
当信号的带宽过窄时，信号的频谱会出现很多高频分量，从而使得信号更加容易受到干扰。
这种干扰可能来自于同一信号的不同部分，或者来自于其他信号的干扰，从而导致码间串扰的出现。
3. 信号码元间隔过小在数字通信中，码元是指信号中的基本单位，通常由一组二进制位表示。
当码元间隔过小时，信号波形中的码元会相互干扰，从而导致码间串扰的出现。
此时，即使接收端能够正确识别码元，也可能无法正确解码，从而导致误码率的升高。
4. 信号功率过大或过小在数字通信中，信号功率是指信号中包含的能量。
当信号功率过大或过小时，信号会更容易受到干扰，从而导致码间串扰的出现。
例如，当信号功率过大时，信号可能会引起相邻信号的干扰；而当信号功率过小时，信号可能会被其他信号的干扰所掩盖，从而无法正确识别。
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接收波
限幅门限
判决 门限
限幅整形
抽样
恢复
1011
a0
a1
a2 a3
码 间 串 扰 示 前导 意
图
0
Ts 后尾
误判为0
码间串扰严重时，会造成错误判决
Thank you
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通信原理讨论课
码间串扰及码间串扰的产生
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目录
1 码间串扰的概念 2 码间串扰的数学分析 3 码间串扰产生的影响
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码间串扰的概念
码间串扰：
数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主
要是信道）传输特性不理想，或者由于信道中加性噪声
的影响，使收端脉冲展宽，延伸到邻近码元中去，从而
造成对邻近码元的干扰，我们将这种现象称为码间串扰
二、基带信号的传输过程
设输入信号为d(t)，为分析问题方便，设该信号为时间间
隔为Ts的一系列冲激δ(t)所组成，如
d (t) an (t nTs ) n
式中：an 为nTs时刻的码元符号 ， Ts码元宽度（码元间隔）
单极性时 an
1 {
0
双极性时 an
1 {
1
若令基带传输系统的冲激响应为h(t)，则
。
1011
码间串扰的数学分析
一、数学模型
G)
GR(ω) 收滤波器 r(t) 抽样判决 {a’n}
cp(t)
发送滤波器： 基带形成滤波器也叫信道信号形成器，用来产生适合 于信道产生的基带信号。 信道传输受到的影响：发送滤波器输出的基带信号送入信道，基 识 （接 （ （带（（因别1收12信12此）） ）） ）电滤号，受被限抑均路波在在到加幅制衡：器传接信性、带、作：输收道噪整外调用作过端特声形噪整有用程需性叠声信两有中设的加， 号个两受 置影 ，波，个到 一响 使形，两 个， 信，个 接使 号减因收信 产小素滤号 生信的波产 随号影器生 机畸响。畸 畸变。变 变，； 。提高系统的可靠性。 （2） 抽样判决，要在最佳时刻、用最佳门限判决。
h(t) 1 H()ejtdt
2
r(t) d (t) h(t) n(t) g R (t) anh(t nTS ) nk (t)
抽样时刻t=kTs
r(kTS ) an h(kTS nTS ) nk (kTS )
ak h(0) an h(k n)TS nk (kTS )
nk
信
号：系统对第k个码元的响应在t=kTS时刻的抽样值
码 间 串 扰：系统对其它码元的响应在t=kTS时刻的抽样值
噪声抽样值：收滤波器对信道噪声的响应在t=kTS时刻的抽样值
显然，GR(ω)频带越小，噪声影响越小。GR(ω)还受无码间串扰条 件的制约。
由以上分析可见：影响基带脉冲可靠传输的有害因素 有两个，码间干扰和信道噪声，而且二者都依赖于基带 传输系统的总的传输函数H(ω)。由此可见，要想将码 间干扰和噪声减到足够小，应重点讨论: H(ω)应具有怎 样的传输特性。
问题：如何消除码间干扰？即H(ω)具有什么形式时， 基带传输系统具有最好的抗噪声性能，同时还能够消除 码间干扰
显然抽样后的信号由三部分组成：有用信号和码间干扰及噪声
00 1 d(t)
00 1
t/τs
码间
m(t)
干扰
r(t)
cp(t)
r(kTs) m’(t)
无码间串扰
有码间串扰
可见：码间串扰可能引起误码