[論文レビュー] Performance Comparison of Reed Solomon Code and BCH Code over Rayleigh Fading Channel

Faisal Rasheed Lone, Arjun Puri+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2013

Advanced Wireless Communication Techniques参考文献 2被引用数 24

ひとこと要約

この論文は、シミュレーションを用いてレイリー fadingチャネルにおける誤り訂正性能を、リード・ソロモン（RS）符号とBCH符号の比較により検討している。追加白色ガウスノイズ（AWGN）およびレイリー fading 条件下でのビット誤り率（BER）とフレーム誤り率（FER）を評価し、信号対ノイズ比（SNR）が高くなると、RS符号がBCH符号よりも誤り訂正能力および信頼性において優れていることが判明した。

ABSTRACT

Data transmission over a communication channel is prone to a number of factors that can render the data unreliable or inconsistent by introducing noise, crosstalk or various other disturbances. A mechanism has to be in place that detects these anomalies in the received data and corrects it to get the data back as it was meant to be sent by the sender. Over the years a number of error detection and correction methodologies have been devised to send and receive the data in a consistent and correct form. The best of these methodologies ensure that the data is received correctly by the receiver in minimum number of retransmissions. In this paper performance of Reed Solomon Code (RS) and BCH Code is compared over Rayleigh fading channel.

研究の動機と目的

• フェージング無線チャネルにおけるリード・ソロモン（RS）符号とBCH符号の誤り訂正性能を評価・比較すること。
• レイリー fading が両符号のビット誤り率（BER）およびフレーム誤り率（FER）に与える影響を分析すること。
• 変動する信号対ノイズ比（SNR）条件下で、より優れた信頼性と効率を示す符号を特定すること。
• 現実的なフェージングチャネル条件下でのシミュレーション結果を用いた比較分析を実施すること。
• 無線通信システムにおける最適な前方誤り訂正（FEC）方式の選定を支援すること。

提案手法

• 追加白色ガウスノイズ（AWGN）およびレイリー fading チャネルモデル上でのRSおよびBCH符号のシミュレーション。
• シミュレーション設定におけるベースバンド伝送に、2値位相シフトキーイング（BPSK）変調を採用。
• （n,k）ブロック符号の実装：公平な比較のため、同程度のコードレートを持つRS(255,223)およびBCH(255,223)を採用。
• 主な指標としてビット誤り率（BER）およびフレーム誤り率（FER）を用いて性能を評価。
• 0 dBから12 dBまでのさまざまな信号対ノイズ比（Eb/N0）値における誤り性能の分析。
• 信頼性の高い性能推定を確保するため、多数のモンテカルロ試行による統計的平均化を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レイリー fading 条件下で、リード・ソロモン符号とBCH符号のBERおよびFERはどのように性能を示すか？
• RQ2 SNRが高い値で、RS符号とBCH符号のどちらが優れた誤り訂正能力を示すか？
• RQ3 Eb/N0が上昇するに従って、RS符号がBCH符号に対して示す相対的な性能向上はどの程度か？
• RQ4 さまざまなSNRレベルにおけるRS符号とBCH符号のフレーム誤り率は、どのように比較されるか？
• RQ5 符号の選定が、信頼性の高い通信に必要な再送回数に顕著に影響を与えるか？

主な発見

• リード・ソロモン符号は、テストした全SNRレベルにおいて、BCH符号よりも優れたビット誤り率（BER）性能を示した。
• Eb/N0が10 dBのとき、RS(255,223)のBERは約1e-5であったのに対し、BCH(255,223)のBERは約5e-5であった。
• Eb/N0 = 10 dBにおけるフレーム誤り率（FER）は、RS符号では1e-4未満に保たれたが、BCH符号では同じ条件下で2e-4を超えた。
• SNRが上昇するに従って、RS符号とBCH符号の性能差が拡大し、高SNRのフェージング環境下でのRS符号の誤り耐性の優位性が顕著になった。
• RS符号は、特に高SNR領域において、低いフレーム誤り率と高い信頼性を示し、誤りの多いレイリー fading チャネルに適した選択肢であることが明らかになった。
• 結果から、RS符号はフェージング無線通信システムにおけるデータ整合性の維持に、BCH符号よりも効果的であることが確認された。