多径效应如何引起符号间串扰（ISI）

在无线信道中传输由于多径效应引起的码间串扰问题。

1、 多径产生多径干扰：符号内干扰、符号间干扰

符号内干扰：OFDM符号内含有众多频率，由于信道的频率选择性，同一符号内不同频率分量到达接收端时信号衰减不一样，因此会产生误差。

ISI：符号间干扰（Inter Symbol Interference）。 这里的ISI和之前我们挂在嘴边的码间串扰是两个不同的概念 。 对于某一个子载波而言，OFDM系统中提到的ISI专指因为多径传输造成的第i条路径信号对第1条路径造成的影响 。并且我们认为第i条路径传送的信号相比第1条路径来讲具有最大的时延，基于这样一个事实，我们可以把ISI建模成一个简单的模型去分析， 即模型中仅仅只含有第1条路径和第i条路径两路信号 。 ??

ICI：信道干扰（Inter Carrier Interference多载波间干扰）。OFDM系统的信道就是众多频率不同但是相互正交的载波，在理论模型里面认为各个子载波相互正交，所以OFDM系统不存在ICI。但是实际的系统是存在ICI的，并且目前来看这个ICI还是由多径造成的。

2、OFDM中消除多径干扰的方法

符号内干扰：OFDM通过把高速率数据流进行串/并转换或者信道均衡/信道估计来消除

ISI：OFDM通过保护间隔来解决ISI。这个保护间隔可以填充ZP(补零)或者CP(循环前缀)或者CS(循环后缀)。

ISI消除原理：保护间隔长度大于信道的最大多径时延，这样一个OFDM的多径分量就不会对下一个OFDM符号造成干扰。（下一个符号因为是以保护间隔开头，之后才是真实数据，它不会受到上一个符号的影响，因为上一个符号的一部分都会落在保护间隔内。）

ISI干扰图：

? ? 上图展示的是某一个OFDM符号的两条传输路径。两条竖线就是符号周期的长度。图中第2径就是相对于第1径有最大时延的那条路径。

?因为有时延，致使第1条路径的第一个符号传送完毕之后紧接着传送第二个符号时（从A点开始，两竖线间表示一个符号），第2条路径还在传送第一个符号。图中A就是第一条路径的第一个符号完结点，而第二条路径的第一个符号却一直持续到了D点。

这样一来，CD段叠加到AB段会使第一径的第二个符号受到干扰，对于连续的多个OFDM依次按照这样的叠加循环往复造成了ISI。由此可以看到，ISI产生影响的仅仅只是最大时延那么一小段即图中CD段而已。那么CD段之前难道没有影响吗？答案是否定的，那种影响也是存在的，可以增加也可能减小。同时这也是为什么说多径传输的 最大时延如果小于码元宽度 我们认为多径传输基本不造成通信质量下降的原因。

增加保护间隔后的图如下：

?上图仍然是有两条传输路径的OFDM符号，只不过在两个OFDM符号之间插入了保护间隔：AB和DE。注意，每一条路径都会有保护间隔，第一条路径的保护间隔是AB，第二条路径的保护间隔是DE。保护间隔采用补零的措施即ZP。

? ? 看第一径的第一个符号传送完毕之后因为有保护间隔的存在，致使第二条路径的第一个符号虽然还有一小段尾巴CD，但是CD完全处在了第一径的保护间隔AB之内。如此，第一径经过保护间隔之后传送第二个符号BF时恰巧又碰上的是第二径的保护间隔DE。

? ? ?这样以来，我们发现插入保护间隔之后，只要这个保护间隔的长度大于信号最大时延，那么因为多径时延造成的ISI基本就可以消除。当然，实现这一理论的前提是，解调端解调信号时把保护间隔忽略掉，并不把他当成是有效信号的成分。

参考了两篇博客(它们的解释工作十分出色）：

1. https://blog.csdn.net/weixin_42227141/article/details/83988746

2. https://blog.csdn.net/Reborn_Lee/article/details/81038263