数字通信 - 脉冲整形
在经历了不同类型的编码技术后，我们对数据如何容易受到失真以及采取了哪些措施来防止其受到影响以建立可靠的通信有了了解。
还有一种很可能发生的重要的失真，称为符号间干扰 (ISI)。
符号间干扰
这是一种信号失真形式，其中一个或多个符号干扰后续信号，导致噪声或产生较差的输出。
ISI 的原因
ISI 的主要原因是 -
- 多径传播
- 信道中的非线性频率
ISI 是不需要的，应该完全消除以获得干净的输出。为了减少其影响，还应该解决 ISI 的原因。
为了以接收机输出中存在的数学形式查看 ISI，我们可以考虑接收机输出。
接收滤波器输出 $y(t)$ 在时间 $t_i = iT_b$（其中i取整数值）处进行采样，得到 -
$y(t_i) = \mu \displaystyle\sum\limits_{k = -\infty}^{\infty}a_kp(iT_b - kT_b)$
$= \mu a_i + \mu \displaystyle\sum\limits_{k = -\infty \\ k \neq i}^{\infty}a_kp(iT_b - kT_b)$
在上式中，第一项 $\mu a_i$ 由第ith个发送的比特产生。
第二项表示所有其他发送的比特对第ith个比特解码的残余影响。这种残余效应称为符号间干扰。
在没有 ISI 的情况下，输出将为 -
$$y(t_i) = \mu a_i$$
此等式表明正确地再现了发送的第ith个比特。但是，ISI 的存在会在输出中引入比特错误和失真。
在设计发射机或接收机时，重要的是您要最大程度地减少 ISI 的影响，以便以尽可能低的错误率接收输出。
相关编码
到目前为止，我们已经讨论过 ISI 是一种不需要的现象，它会降低信号质量。但是，如果以受控的方式使用相同的 ISI，则可以在带宽为W赫兹的信道中实现2W比特/秒的比特率。这种方案称为相关编码或部分响应信号方案。
由于 ISI 的量是已知的，因此可以根据需要轻松地设计接收机，以避免 ISI 对信号的影响。相关编码的基本思想可以通过双二进制信号的示例来实现。
双二进制信号
双二进制这个名称表示将二进制系统的传输能力加倍。为了理解这一点，让我们考虑一个由不相关的二进制数字组成的二进制输入序列{ak}，每个数字的持续时间为Ta秒。其中，信号1用+1伏表示，符号0用-1伏表示。
因此，双二进制编码器输出ck表示为当前二进制数字ak与前一个值ak-1的总和，如下式所示。
$$c_k = a_k + a_{k-1}$$
上式表明，不相关二进制序列{ak}的输入序列被转换为相关的三电平脉冲{ck}的序列。脉冲之间的这种相关性可以理解为以人工方式在发送的信号中引入 ISI。
眼图
研究 ISI 影响的有效方法是眼图。眼图这个名称来源于它对二进制波形的人眼相似性。眼图的内部区域称为眼开度。下图显示了眼图的图像。
抖动是指数字信号瞬间与其理想位置的短期变化，这可能导致数据错误。
当 ISI 的影响增加时，从眼开度的上部到下部的轨迹会增加，如果 ISI 非常高，则眼图会完全闭合。
眼图提供有关特定系统的信息。
实际眼图用于估计误码率和信噪比。
眼开度的宽度定义了可以在不受 ISI 影响的情况下对接收波形进行采样而不会出错的时间间隔。
眼开度较宽的时间点将是首选采样时间。
根据采样时间，眼图闭合的速率决定了系统对定时误差的敏感程度。
在指定的采样时间，眼开度的高度定义了噪声裕度。
因此，眼图的解释是一个重要的考虑因素。
均衡
为了建立可靠的通信，我们需要有高质量的输出。必须处理信道的传输损耗和其他影响信号质量的因素。正如我们所讨论的那样，最常见的损耗是 ISI。
为了使信号免受 ISI 的影响，并确保最大的信噪比，我们需要实现一种称为均衡的方法。下图显示了通信系统接收部分中的均衡器。
图中表示的噪声和干扰在传输过程中很可能发生。再生中继器具有均衡器电路，该电路通过整形电路来补偿传输损耗。均衡器是可行的。
错误概率和品质因数
可以通信数据的速率称为数据速率。在传输数据时比特中发生的错误速率称为误码率 (BER)。
BER 发生的概率是错误概率。信噪比 (SNR) 的增加会降低 BER，因此错误概率也会降低。
在模拟接收机中，检测过程中的品质因数可以表示为输出 SNR 与输入 SNR 的比率。较大的品质因数将是一个优势。