减少地表铺面多载波使用萤火虫算法调节

阿曼Dhillon¹,索尼娅·亚尔先生²

M。理工大学的学生,电子与通信工程系,UCoE邦,印度旁遮普
电子与通信工程系助理教授,UCoE邦,印度旁遮普

文摘

正交频分复用(OFDM)技术是一种很有前途的技术在这方面提供高数据速率和可靠的通信在各种衰落信道。但是OFDM的主要缺点是高的峰值平均功率比(地表铺面)。在本文中,我们提出了技术减少地表铺面使用萤火虫algorithmin在多载波调制系统。仿真结果表明,该方案大大优于传统的系统。

关键字

正交频分复用(OFDM),峰值平均功率比(地表铺面),多载波调制,萤火虫算法。

介绍

OFDM技术是一种特殊的基于调制传输方案,可以被视为一种调制技术或多路复用技术。它有这么多优点,其他无线通信技术不能与由于其抗频率选择性衰落和窄带干扰[1]。与此同时,它也是一个并行技术,独立的高速数据流成许多低速数据流来实现数据的高速传输。因为每个代码元素的速度很低,信号周期相对较长,因此它有更强的抵抗延迟扩展比传统技术。除此之外,由于采用循环前缀作为保护区间[2],更可以显著减少传输干扰,从而克服信道延迟扩展传输造成的干扰。总而言之,这将是一个有价值的传播技术与有限的无线通信资源的效率高。

另一方面,困难对OFDM信号的事实是他们有一个非常大的peak-to-average功率比迫切需要解决。这个属性的OFDM导致广告或数模转换器的高要求和高功率放大器(HPA)。所需的HPA应该有一个大的线性动态范围,所以它的成本必须非常高。传输大峰尾分布,HPA必须支持一个非常大的动态范围,这是不切实际或昂贵。传输过滤和D / A转换地表铺面的问题进一步复杂化。然而,由于峰值功率的出现是随机的,线性放大器不能一直在最高效的工作状态,导致低功率效率。功率放大器非线性失真导致互调失真和相邻信道干扰,影响通信系统的性能直接[3]。

因此,寻找措施减少peak-to-average OFDM信号的比例变得越来越重要。之前的工作是基于编码和遗传算法。本文主要关注PTS方法减少地表铺面使用萤火虫算法,然后分析传统方案通过Matlab仿真。

本文的组织结构如下:简要介绍OFDM部分我,礼物。第二部分,介绍了部分传输序列法。第三部分,描述了萤火虫算法。第四部分,包括仿真结果。第五部分,总结结果的工作。

部分传输序列

提出了几种方法来减少地表铺面[4]。其中,部分传输序列(PTS)[5]被称为无畸变的方案需要少量的冗余。PTS方法是基于信号合并子块巧的阶段转移,减少地表铺面。PTS方法的一个缺点是需要多个逆快速傅里叶/小波变换(传输线/得到),从而导致在实际系统计算复杂度高。如果M是子块的数量和W相移的数量分的计算负担增加。一般来说,分的复杂性候选人的数量成正比的信号。因此,降低复杂性,提出了一些简化技术[6],[9]针对减少候选信号。在[6],候选人信号可以直接传输时没有一个详尽的搜索其地表铺面低于预设阈值。在[7]的新算法计算阶段因素,达到更好的性能比二进制相序优化搜索方法。新算法提出了基于Fincke Phost球面解码器在[8],只有那些保证地表铺面的相位矢量搜索是有界的。 In the technique proposed in [9] a gradient descent search is performed to find the phase factors. In this work we propose a complexity reduction of PTS optimization using Genetic Algorithms[10].

萤火虫算法

萤火虫算法,给定优化问题的目标函数是基于光强度的差异。它帮助萤火虫走向光明和更具吸引力的位置,以获得最优解。所有的萤火虫的特点是它们的光强度与目标函数相关联。每个萤火虫迭代改变其位置。萤火虫算法有三个规则[12],[13],[14]。

吗?萤火虫是不分男女的,他们会朝着更有吸引力和光明的。

吗?的吸引力的萤火虫正比于它的亮度降低其他萤火虫的距离增加。如果没有一个更有吸引力比一个特定的萤火虫,它会随机移动。

吗?一只萤火虫的亮度取决于目标函数的值。为最大化问题,亮度成正比的目标函数的值。

每个萤火虫都有其吸引力? ?所描述的单调递减函数之间的距离r两个萤火虫[1]:

在哪里? ?0denotes the maximum attractiveness (at r = 0) and is the light absorption coefficient, which controls the decrease of the light intensity. The distance between two fireflies i and j at positions xi and xj can be defined as follows [12]:

在哪里? ? ? ? ? ?习是空间坐标的k组件i萤火虫和d表示维度的数量。一只萤火虫的运动我是由以下形式[1]。

其中第一项是当前位置的萤火虫,第二项表示一个萤火虫吗?年代的吸引力和上学期用于随机运动如果没有任何光明的萤火虫(兰德是一个随机数生成器均匀分布在< 0,1 >)。在大多数情况下? ?∈(0,1),? ?0 = 1。在实践中,光吸收系数? ?从0.1到10不等。这个参数描述了吸引力和价值的变化负责FA[13]收敛的速度。

萤火虫算法可以在下面的伪代码形式[13],[14]。

1。初始化算法?s参数:

吗?萤火虫(n),

β₀γ,α

吗?最大数量的后代(迭代,Max-Gen)。

2。定义目标函数f (x), x = (x1。xd) T。

3所示。生成初始种群的萤火虫xi (i = 1, 2。, n)。萤火虫的光强度二世在第十二由目标函数f (xi)的价值。

4所示。Whilek < MaxGen

5。i = 1: n

6。j = 1:我

7所示。如果(Ij > 2)萤火虫我对萤火虫j d维度根据情商。(3);如果

8。获得吸引力,随距离r,根据(1)式。

9。找到新的解决方案和更新光强度

10。对j。

11。因为我结束。

12。萤火虫,找到当前最好的排名

13。结束时

14。找到最高的萤火虫的光强度。

萤火虫的初始种群生成以下形式:

磅和乌兰巴托表示低,i萤火虫的上界。评估后的初始种群萤火虫算法进入主循环,代表着一代又一代的最大数量的萤火虫(迭代)。对每一代的萤火虫最大光强(解决方案的最佳值目标函数)选为潜在的最优解)。萤火虫算法模拟并行运行策略。的人口n萤火虫生成解决方案。

仿真结果

为Matlab仿真参数设置

下面的表我说明了参数名称和值用于系统的MATLAB仿真模型。给出参数描述。

b .系统性能(CCDF比地表铺面)

图2 - 4显示了CCDF与地表铺面所描述的系统的性能。系统模型的参数设置和萤火虫算法在表i唯一的区别在副载波N(128、256和512)和底层调制(16-QAM)使用。模拟在每个子块的数量是不同的从2,4,8和16,而相位偏移的数量可能是多种多样的,从0到2π。相移值介于0和2π使用萤火虫算法得到。

图2。说明了系统的性能(CCDF比地表铺面)底层16-QAM副载波调制和N = 128。可以看出,通过增加数量的子块地表铺面显著减少。10的CCDF地表铺面是8.8 dB 2区块,7.9 dB 4区块7.3 dB 8区块和6.7 dB 16区块。此外,减少约0.9 dB的原始OFDM(没有子块或者说1区块)是实现如果与地表铺面2区块。如果副载波数量是256然后地表铺面和副载波数量相比128年增加。

10的CCDF地表铺面是9.2 dB 2区块,8.4 dB 4区块7.8 dB 8区块和7.3 dB 16区块。如果副载波数量是512然后地表铺面和副载波数量相比256年增加。10的CCDF地表铺面是10.1 dB 2区块,9.0 dB 4区块8.2 dB 8区块和7.8 dB 16区块从上面的数字可以指出,数量的增加有显著改善区块和调制。与越来越多的副载波系统性能降低,如图2 - 4所示。与副载波的数量增加地表铺面是增加。

结论

在本文中,我们提出了使用萤火虫算法结合分减少地表铺面在基于调制系统。萤火虫算法用于PTS技术来降低OFDM信号的地表铺面。进行了模拟和显示的性能提出FF-PTS系统提供几乎相同的地表铺面统计最优详尽的分,同时保持较低的计算负载。结果表明了该方法的有效性在降低PTS算法的计算复杂度。拟议中的FF-PTS技术提供了一个实际的方法解决的难度高地表铺面在OFDM系统中。