解密信号追尾中的码间串扰问题

1.码间串扰

如果只发一个信号x₁（t），那么接收机可以一直开着，收到的全是x₁（t）相关的信号；但若连续发的多个信号，接收机那边也为接收时间划分成时间窗，每一个窗接收到的信号对应认为是发射端某个信号的接收信号，然后分别独立处理每一个时间窗。假设发射端不间断地发射信号x₁（t），x₂（t），…，，每个信号持续时间长度为T，会怎么样？

不妨假设接收端和发射信号的第一条到达径同步上了，并按第一到达径作为参考时间来以T为长度划分时间窗。则由于多径，我们看到

●相对于接收机认为的对应于x₁（t）的时间窗来说，信号x₁（t）有很多没有接收完全，即在

接收机认为的时间窗之外。

●接收机认为的信号x₂（t）的时间窗里有信号x₁（t）某些路径在x₁（t）对应的时间窗里不

能接收完的信号。但是，接收机是独立处理时间窗的，所谓独立处理就是接收机在解调x₂（t）时，不会想着x₁（t）的影响，所有x₂（t）之外的都当干扰噪声处理。这样的话就有先发的信号对后发的信号的干扰，这就是所谓码间干扰（Inter-Symbol Interference，ISI），如图13-10所示。再强调一遍，码间干扰是由于无线传播多径引起的，通常也把多径信道称为ISI信道。

当然，你可以说，我就要把x₁（t）和x₂（t）联合起来解调，比如联合最大似然，这样的话相互干扰会被考虑进去。没问题，你可以这样做。但这种情况就相当于每两个信号划分为一个处理窗了，两个这样的处理窗之间还是有码间干扰。也就是说码间干扰是一个相对的概念，不是绝对的，取决于接收端怎么操作。接收端把每一个独立处理的时间窗划分得越长，码间干扰的影响会被相应减弱一些，但是接收端每一个窗内的处理就会更复杂。最极端的情况就是一个无穷长的处理窗，因为整体上看就是一个码，当然就没有码间干扰了。当然，在每个窗比较长的情况，每个窗内信号的结构好好设计一下，也许能简化一些处理复杂度，比如CDMA、OFDMA等，我们后续再具体讲。(www.xing528.com)

图13-10 多径造成码间干扰

多径会引起码间干扰，怎么处理码间干扰呢？这里我们先举例讲解一下怎么尽量避免码间干扰，对于码间干扰已经存在的情况下对其处理方法稍后再讲。

2.处理ISI考虑之间断发送

防止车辆追尾最自然的方法就是严格保证前后车辆之间的距离，这里类似，我们先看最自然的方法，即相邻两个信号间断地发，发完x₁（t），歇一会儿，再发x₂（t），依次类推，歇多长时间呢？要使得x₁（t）落到x₂（t）的时间窗里的信号足够小，对x₂（t）的解调影响不大。直观估计，至少得歇时延扩展那么长时间吧！但时延扩展是多长呢？严格来说，时延扩展本身可能为无穷大，但是我们只把功率足够大的那些路径形成的时延扩展作为有效的时延扩展。至于歇的那段时间是真的什么都不干，还是可以干点什么，我们后面再讲。

3.处理ISI考虑之码元身材选择

间断发送的方法理论上能完全消除ISI。除此之外，还有其他办法来尽量减小ISI的影响。比如，我们可以设计信号码元的时候选一些“身材”比较好的信号作为码元，这些码元的特征是：能量集中在整个码元时间的中间部分，而两端，特别是尾巴部分能量尽量小，呈衰减状态。例如，信号波形像高斯分布或者滚降信号等。这样的话，即使有ISI，前一个信号落入后一个信号的部分能量很小，ISI的影响较小。这就像一辆大卡车追尾一辆小轿车一样，大卡车几乎无损伤。如果选的码元信号“身材”不好，比如，整个码元时间都一样“胖”，甚至两端比中间还“胖”，那ISI就明显要大得多。后续实际应用中，我们会把这些想法考虑进去。