[論文レビュー] Transmission of Voice Signal: BER Performance Analysis of Different FEC Schemes Based OFDM System over Various Channels

Md. Golam Rashed, M. Hasnat Kabir+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 17, 2012

Advanced Wireless Communication Techniques参考文献 13被引用数 14

ひとこと要約

本論文は、QPSK変調を用いたOFDMシステムにおける音声信号伝送について、AWGN、レイリー、ライス fading 環境下で、前方誤り訂正（FEC）方式—特にConvolutional CodingおよびCyclic Redundancy Check（CRC）—のビット誤り率（BER）性能を評価している。シミュレーション結果から、畳み込み符号化に基づくOFDMにインタリーブを適用したシステムは、fading環境下でCRCベースおよび非符号化OFDMシステムを上回り、特にBER低減の観点で優れていることが示された。

ABSTRACT

In this paper, we investigate the impact of Forward Error Correction (FEC) codes namely Cyclic Redundancy Code and Convolution Code on the performance of OFDM wireless communication system for speech signal transmission over both AWGN and fading (Rayleigh and Rician) channels in term of Bit Error Probability. The simulation has been done in conjunction with QPSK digital modulation and compared with uncoded resultstal modulation. In the fading channels, it is found via computer simulation that the performance of the Convolution interleaved based OFDM systems outperform than that of CRC interleaved OFDM system as well as uncoded OFDM channels.

研究の動機と目的

• OFDMベースの音声通信システムにおける異なるFEC方式のBER性能に与える影響を分析すること。
• QPSK変調下で、AWGN、レイリー、ライス fading チャネルにおけるシステム性能を評価すること。
• 誤り耐性および信頼性の観点から、畳み込み符号化、CRC、非符号化OFDMシステムを比較すること。
• インタリーブ技術がfading環境における誤り訂正性能を向上させる有効性を評価すること。
• 音声オーバー-OFDMシステムにおけるFEC選定のための性能ベンチマークを提供すること。

提案手法

• 音声信号のデジタル伝送に、QPSK変調を用いたOFDMが採用された。
• 前方誤り訂正（FEC）技術には、畳み込み符号化および循環冗長検査（CRC）が含まれる。
• fadingチャネルにおけるバースト誤りを軽減するために、符号化データにインタリーブが適用された。
• シミュレーションは、加法性白色ガウス雑音（AWGN）、レイリー fading、ライス fading の3つのチャネルモデルを用いて実施された。
• すべてのFEC方式およびチャネルタイプ間で、BERを算出し、比較した。
• さまざまな信号対雑音比（SNR）条件下でのビット誤り確率曲線の分析により、性能が評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 畳み込み符号化は、fading環境下での音声伝送におけるOFDMシステムのBER性能にどのように影響を与えるか？
• RQ2 レイリーおよびライス fading 条件下で、CRCベースのFECは畳み込み符号化と比較してBER面でどのように異なるか？
• RQ3 fading環境下で、インタリーブを施したFEC方式は、非インタリーブまたは非符号化OFDMに比べてどの程度の性能向上を達成するか？
• RQ4 AWGNおよびfadingチャネル下で、FECを用いたOFDMのBERは、非符号化OFDMと比較してどの程度異なるか？
• RQ5 音声オーバー-OFDMシステムにおいて、複雑さとBER性能のトレードオフを最もよく満たすFEC方式は何か？

主な発見

• レイリー fading チャネルでは、インタリーブを施した畳み込み符号化ベースのOFDMシステムが、CRCベースおよび非符号化システムよりも顕著に低いBERを達成した。
• 畳み込み符号化OFDMシステムのBER性能は、SNRが上昇するにつれて著しく向上し、強い誤り耐性を示した。
• CRCベースのOFDMシステムは、非符号化OFDMよりもfading環境下で優れた性能を示したが、畳み込み符号化システムに比べて依然として劣っていた。
• AWGNチャネルでは、すべてのFEC方式が非符号化OFDMよりもBERを低減したが、fading環境と比較して各方式間の性能差は小さかった。
• インタリーブは、fading環境下でのバースト誤りに対する畳み込み符号化の効果を顕著に高めた。
• ライス fading チャネルは、視線成分（LoS）が存在するため、レイリー fading よりもBER性能が向上していたが、それでも畳み込み符号化が他の方式を上回った。