電気通信において、符号間干渉(ISI )は、あるシンボルが後続のシンボルに干渉する信号の歪みの一種です。これは、前のシンボルがノイズと同様の効果を持つため、通信の信頼性を低下させる望ましくない現象です。パルスが割り当てられた時間間隔を超えて広がると、隣接するパルスに干渉します。[ 1 ] ISIは通常、マルチパス伝搬または通信チャネル固有の線形または非線形周波数応答によって引き起こされ、連続するシンボルがぼやけてしまいます。
システム内にISIが存在すると、受信出力の判定装置にエラーが発生します。したがって、送信フィルタと受信フィルタの設計においては、ISIの影響を最小限に抑え、可能な限り低いエラー率でデジタルデータを宛先に伝送することが目標となります。
符号間干渉の原因の一つに、送信機からの無線信号が複数の経路を経由して受信機に到達するマルチパス伝搬があります。その原因としては、反射(例えば、信号が建物に反射する)、屈折(例えば、木の葉を通過する) 、大気ダクト効果や電離層反射などの大気現象が挙げられます。様々な経路の長さが異なるため、受信機には異なるバージョンの信号が異なる時間で到達します。このような遅延により、特定のシンボルの一部または全部が後続のシンボルに拡散し、シンボルの正確な検出を妨げます。さらに、様々な経路によって信号の振幅や位相が歪むことが多く、受信信号への干渉がさらに増加します。
符号間干渉のもう一つの原因は、帯域制限チャネル、すなわち特定の周波数(カットオフ周波数)以上で周波数応答がゼロになるチャネルを通して信号を送信することです。このようなチャネルを通して信号を送信すると、カットオフ周波数以上の周波数成分が除去されます。さらに、カットオフ周波数以下の周波数成分もチャネルによって減衰される可能性があります。
送信信号のフィルタリングは、受信機に到達するパルスの形状に影響を与えます。矩形パルスをフィルタリングすると、最初のシンボル期間内のパルスの形状が変化するだけでなく、後続のシンボル期間にも広がります。このようなチャネルを通してメッセージが送信されると、各シンボルの広がったパルスが後続のシンボルと干渉します。
有線通信と無線通信の両方において、帯域制限チャネルが存在します。この制限は、多くの場合、同じエリア/ケーブルを通して複数の独立した信号を運用したいという要望によって課せられます。そのため、各システムには通常、利用可能な総帯域幅の一部が割り当てられます。無線システムの場合、送信に使用する電磁スペクトルの一部が割り当てられることがあります(例えば、FMラジオは87.5~ 108MHzの範囲で放送されることが多い)。この割り当ては通常、政府機関によって管理されます。米国の場合、これは連邦通信委員会(FCC)です。光ファイバーケーブルなどの有線システムでは、割り当てはケーブルの所有者によって決定されます。
帯域制限は、媒体の物理的特性によっても生じる可能性があります。例えば、有線システムで使用されるケーブルには、伝送信号がほとんど伝搬しないカットオフ周波数が存在する場合があります。
帯域制限のあるチャネルを介してデータを送信する通信システムでは、通常、帯域幅制限による干渉を回避するためにパルス整形が用いられます。チャネルの周波数応答が平坦で、整形フィルタの帯域幅が有限であれば、ISI(符号間干渉)を全く発生させずに通信することが可能です。しかし、多くの場合、チャネル応答は事前に分からないため、適応イコライザを用いて周波数応答を補正します。
PCMやデータ伝送システムにおけるISIを実験的に研究する一つの方法は、受信波をオシロスコープの垂直偏向板に印加し、送信シンボルレートR(R = 1/T)の鋸歯状波を水平偏向板に印加することです。結果として得られる波形は、二値波に対する人間の目に似ていることからアイパターンと呼ばれます。アイパターンの内側の領域はアイ開口部と呼ばれます。アイパターンは、該当システムの性能に関する多くの情報を提供します。
信号の多数のサンプルを重ね合わせたアイパターンは、信号特性をグラフィカルに表現することができます。上の最初の画像は、バイナリ位相シフトキーイング(PSK)システムのアイパターンです。このシステムでは、1は振幅-1、0は振幅+1で表されます。画像の中央には現在のサンプリング時間が、画像の端には前後のサンプリング時間が示されています。1から0、1から1など、あるサンプリング時間から別のサンプリング時間への様々な遷移が、この図で明確に確認できます。
ノイズマージン(受信機がエラーを検出するのに必要なノイズ量)は、サンプリング時の信号とゼロ振幅点との距離によって決まります。つまり、サンプリング時に信号がゼロから離れているほど、信号は良好です。信号を正しく解釈するには、ゼロからイチへの遷移とイチからゼロへの遷移が交差する2点の間のどこかでサンプリングする必要があります。ここでも、これらの点が離れているほど、受信機でのサンプリングタイミングのエラーに対する信号の感度が低くなるため、良好です。
ISIの影響は2番目の画像に示されています。これは、マルチパスチャネル上で動作している同じシステムのアイパターンです。遅延や歪みのある信号を受信すると、信号遷移の鮮明度が低下するという影響が見られます。また、ノイズマージンと信号をサンプリングできるウィンドウの両方が減少するため、システムのパフォーマンスが悪化します(つまり、ビット誤り率が高くなります)。

電気通信やデータストレージの分野では、符号間干渉の問題を回避しようとする技術がいくつか存在する。
符号化変調システムの中には、送信側で意図的に制御された量のISIをシステムに組み込むものもあり、これはナイキスト周波数を超える信号伝送として知られています。このような設計では、受信機での計算複雑性のペナルティと引き換えに、送受信システム全体のシャノン容量利得が得られます。[ 3 ]