O que é ISI (Interferência entre Símbolos) no LTE?

Postado por leopedrini sexta-feira, 28 de fevereiro de 2014 11:33:00 Categories: Curso LTE
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O desenvolvimento das técnicas de modulação permitiu uma significativa evolução nas comunicações móveis, através da transmissão de símbolos carregando uma grande quantidade de informação.

Entretanto, existe um problema comum em tais sistemas: a Interferência entre Símbolos (ou ISI Inter Symbol Interference).

 

Vamos entender hoje o que é isso.

 

 

 

Objetivo

Entender o que é a Interferência entre Símbolos (ISI), existente nos sistemas LTE, e também em qualquer tecnologia que utilize símbolos no transporte da informação.

 

O que é ISI?

Em um sistema ideal (teórico), os símbolos transmitidos chegam ao receptor sem nenhum tipo de perda ou interferência, como mostrado na figura a seguir.

 

Mas em um cenário real os sinais transmitidos são afetados de diversas formas, por exemplo, de acordo com o Ambiente de Propagação.

 

O que ocorre na prática é que o “mesmo” sinal chega através de diversos caminhos (“Multipath”) e consequentemente com diferentes atrasos (“Delay Spread”).

 

Embora o “Multipath” traga benefícios positivos, o “Multipath” e “Delay Spread” também acabam causando a Interferência entre Símbolos.

Então vamos o que são esses fatores.

 

Delay Spread

Um símbolo transmitido pode ser recebido múltiplas vezes no receptor, mais ou menos como um efeito de “eco”. Esse eco é o que chamamos de “Delay Spread”.

 

Na figura acima, o transmissor transmite um único símbolo. Esse símbolo é propagado por diferentes caminhos (A, B e C), e acaba chegando ao receptor em múltiplos instantes de tempo, e consequentemente com múltiplas “duplicações”.

O tempo total decorrido entre o primeiro e último é determinado pelo ambiente (quais as estruturas, o quão perto elas estão, etc.). Por exemplo, em um ambiente Urbano, onde a reflexão é alta (muitos edifícios, muitos veículos parados e em movimento), esse atraso tem um valor típico de 5 a 10 micro segundos.

 

Multipath

E como já falamos antes, em um cenário teórico ideal, todos os símbolos seriam propagados até o receptor usando um único caminho, e também chegariam todos sem atrasos. Mas na prática, o que acontece é que o sinal se propaga por diferentes caminhos desde o transmissor até o receptor - isto é o “Multipath”.

Supondo 3 caminhos diferentes (A, B e C), os sinais chegam ao receptor por exemplo como mostrado na figura abaixo.

 

No receptor, todas essas componentes de “Multipath” são somadas (1). E o resultado prático é que temos múltiplos símbolos sendo recebidos “simultaneamente” (“Overlap” de símbolos) - isto é a Interferência entre Símbolos (ISI)!

 

Duração do Símbolo

Como podemos facilmente imaginar, um fator muito importante determinante para a ISI é o tempo de duração do símbolo.

Se o tempo do símbolo (T) é muito curto em relação ao “Delay Spread” (Δt) o impacto é significante (T << Δt).

 

Mas se conseguimos estender a duração dos símbolos, a maioria deles não vai sofrer o impacto da ISI (T >> Δt).

 

A parte do início do símbolo vai continuar sendo impactada, mas na maioria de sua duração, o símbolo vai permanecer não impactado pelas reflexões propagadas no “Multipath”.

É por isso que a ISI é minimizada quando utilizamos um Período de Símbolo maior (uma Taxa de Símbolo menor).

 

Conclusão

Conhecemos hoje, de uma forma bem simples, o que é a Interferência entre Símbolos, presente em sistemas que utilizam símbolos para a comunicação.

Vimos o que causa essa interferência (o “Delay Spread”, causado pelo “Multipath”), suas consequências, e o que podemos fazer para minimizá-la.

Vamos continuar nos próximos tutoriais abordando temas diretamente relacionados ao LTE (e outras similares), para que você entenda bem facilmente todos os complexos conceitos dessa tecnologia.

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Obrigado pela sua leitura e visita. Até o próximo tutorial.