[论文解读] 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 24

一句话总结

本文通过仿真比较了瑞利衰落信道中 Reed-Solomon (RS) 码与 BCH 码的纠错性能。在加性白高斯噪声 (AWGN) 和瑞利衰落条件下评估了比特误码率 (BER) 和帧误码率 (FER)，结果表明，在信噪比 (SNR) 较高时，RS 码在纠错能力和可靠性方面优于 BCH 码。

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.

研究动机与目标

• 评估并比较瑞利衰落无线信道中 Reed-Solomon (RS) 码与 BCH 码的纠错性能。
• 分析瑞利衰落在比特误码率 (BER) 和帧误码率 (FER) 方面对两种码的影响。
• 确定在不同信噪比 (SNR) 条件下，哪种码具有更高的可靠性和效率。
• 基于真实衰落信道条件下的仿真结果，提供对比分析。
• 为无线通信系统中选择最优前向纠错 (FEC) 方案提供支持。

提出的方法

• 在加性白高斯噪声 (AWGN) 和瑞利衰落信道模型下对 RS 码和 BCH 码进行仿真。
• 在仿真设置中采用二进制相位移键控 (BPSK) 调制进行基带传输。
• 实现 (n,k) 分组码：RS(255,223) 和 BCH(255,223)，码率相近以确保公平比较。
• 使用比特误码率 (BER) 和帧误码率 (FER) 作为关键性能指标进行评估。
• 分析从 0 dB 到 12 dB 的不同能量每比特与噪声功率谱密度比 (Eb/N0) 值下的误码性能。
• 通过多次蒙特卡洛试验的统计平均，确保性能估计的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在瑞利衰落条件下，Reed-Solomon 码与 BCH 码在 BER 和 FER 方面的表现如何？
• RQ2 在高 SNR 值下，哪种码——RS 还是 BCH——表现出更好的纠错能力？
• RQ3 随着 Eb/N0 增加，RS 码相较于 BCH 码在衰落环境中相对性能提升多少？
• RQ4 在不同 SNR 水平下，RS 码与 BCH 码的帧误码率如何比较？
• RQ5 码的选择是否显著影响可靠通信所需的重传次数？

主要发现

• 在所有测试的 SNR 水平下，Reed-Solomon 码表现出优于 BCH 码的比特误码率 (BER) 性能。
• 在 Eb/N0 为 10 dB 时，RS(255,223) 的 BER 约为 1e-5，而 BCH(255,223) 的 BER 约为 5e-5。
• 在 Eb/N0 = 10 dB 时，RS 码的帧误码率 (FER) 保持在 1e-4 以下，而 BCH 码的 FER 在相同条件下超过 2e-4。
• 随着 SNR 增加，RS 码与 BCH 码之间的性能差距扩大，表明 RS 码在高 SNR 衰落环境中具有更好的抗干扰能力。
• RS 码表现出更低的帧误码率和更高的可靠性，尤其是在高 SNR 区域，使其更适合用于易出错的瑞利衰落信道。
• 结果证实，RS 码在保持衰落无线通信系统中数据完整性方面比 BCH 码更有效。