[논문 리뷰] Transmission of Voice Signal: BER Performance Analysis of Different FEC Schemes Based OFDM System over Various Channels

Md. Golam Rashed, M. Hasnat Kabir외 5명|arXiv (Cornell University)|2012. 07. 17.

Advanced Wireless Communication Techniques참고 문헌 13인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 QPSK 변조를 사용한 OFDM 시스템에서 음성 신호 전송을 위해 복합성 코드 및 순환 중복 검사(CRC)를 포함한 전방 오류 정정(FEC) 기법의 비트 오류율(BER) 성능을 AWGN, Rayleigh 및 Rician fading 채널 환경에서 평가한다. 시뮬레이션 결과, 간섭성 오류를 보완하기 위해 인터리빙을 적용한 복합성 코드 기반 OFDM 시스템이 퇴화 환경에서 CRC 기반 및 비코딩 OFDM 시스템보다 BER 감소 측면에서 뛰어난 성능을 보인다.

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.

연구 동기 및 목표

• OFDM 기반 음성 통신 시스템에서 다양한 FEC 기법이 BER 성능에 미치는 영향을 분석한다.
• QPSK 변조 하에서 AWGN, Rayleigh 및 Rician 퇴화 채널에서 시스템 성능을 평가한다.
• 오류 내성 및 신뢰성 측면에서 복합성 코드, CRC 및 비코딩 OFDM 시스템을 비교한다.
• 퇴화 환경에서 오류 정정 성능 향상을 위해 인터리빙 기법의 효과를 평가한다.
• 음성 기반 OFDM 시스템에서 FEC 선택을 위한 성능 기준을 제시한다.

제안 방법

• 음성 신호의 디지털 전송을 위해 QPSK 변조를 사용한 OFDM를 사용한다.
• 전방 오류 정정(FEC) 기법으로는 복합성 코드 및 순환 중복 검사(CRC)를 포함한다.
• 퇴화 채널에서 발생하는 버스트 오류를 완화하기 위해 인터리빙을 코딩된 데이터에 적용한다.
• 가우시안 노이즈가 첨가된 가우시안 백색 잡음(AWGN), Rayleigh 퇴화 및 Rician 퇴화 채널의 세 가지 채널 모델을 기반으로 시뮬레이션을 수행한다.
• 모든 FEC 기법과 채널 유형 간에 BER을 계산하고 비교한다.
• 다양한 신호 대 잡음비(SNR) 조건 하에서 비트 오류 확률 곡선을 분석함으로써 성능을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 퇴화 채널에서 음성 전송을 위한 OFDM 시스템에서 복합성 코드는 BER 성능에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 Rayleigh 및 Rician 퇴화 조건에서 CRC 기반 FEC는 복합성 코드 기반 FEC와 비교해 BER 측면에서 어떻게 다른가?
• RQ3 퇴화 환경에서 인터리빙이 적용된 FEC 기법은 비인터리빙 또는 비코딩 OFDM에 비해 어떤 성능 향상을 보이는가?
• RQ4 AWGN 및 퇴화 채널에서 FEC 기반 OFDM의 BER은 비코딩 OFDM에 비해 어떻게 다른가?
• RQ5 음성 기반 OFDM 시스템에서 복잡성 대 BER 성능의 최적 균형을 제공하는 FEC 기법은 무엇인가?

주요 결과

• Rayleigh 퇴화 채널에서 인터리빙을 적용한 복합성 코드 기반 OFDM 시스템은 CRC 기반 및 비코딩 시스템보다 유의미하게 낮은 BER을 달성한다.
• 복합성 코드 기반 OFDM 시스템의 BER 성능은 SNR가 증가함에 따라 뚜렷이 향상되어 강력한 오류 내성 성능을 보여준다.
• CRC 기반 OFDM 시스템은 비코딩 OFDM보다 퇴화 채널에서 더 우수한 성능을 보이지만, 복합성 코드 기반 시스템에 비해 열등하다.
• AWGN 채널에서는 모든 FEC 기법이 비코딩 OFDM보다 BER을 감소시키지만, 퇴화 환경에서의 성능 격차는 더 작다.
• 인터리빙은 퇴화 환경에서 버스트 오류를 보완하기 위해 복합성 코드의 효과를 크게 향상시킨다.
• Rician 퇴화 채널은 선로 방향 성분이 존재함으로써 Rayleigh 퇴화 채널보다 BER 성능이 향상되었지만, 복합성 코드 기반 시스템이 여전히 다른 기법보다 뛰어난 성능을 보였다.