Signal and Data Processing

fa افزایش کارایی سیستم‌های مدولاسیون چندحاملی OFDM با تکنیک کاهش PAPR در ارسال دنباله جزئی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی انتخابات Increasing the Performance of OFDM Systems by PAPR Reduction in PTS Technique using Election Optimization Algorithm مقالات پردازش داده‌های رقمی Paper پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">مدولاسیون چندحاملی تسهیم با تقسیم فرکانسی متعامد (OFDM) یک فناوری سودمند در ارتباطات بی‌سیم است که امکان ارسال اطلاعات با نرخ بالا را در کانال‌های محو‌شونده چندمسیری فراهم می‌سازد. در سیستم‌های OFDM، برای مدولاسیون سمبل‌ها از تعداد زیادی زیرحامل استفاده که موجب می‌شود، سیگنال ارسالی در حوزه زمان تغییرات دینامیکی زیادی داشته باشد که موجب بروز PAPR می‌‌شود. در این پژوهش، از روش ارسال دنباله جزئی (PTS) برای کاهش PAPR در سیستم‌های OFDM استفاده شده است. یکی از مشکلات اساسی روش PTS، پیچیدگی محاسباتی بسیار بالای آن است؛ زیرا این روش نیازمند یک جستجوی جامع بین تمام ترکیبات ممکنِ فاکتورهای فاز است. پیچیدگی محاسباتی نیز با افزایش تعداد فاکتورهای فاز و زیربلوک‌ها افزایش می‌یابد. در این پژوهش، برای غلبه بر مسأله پیچیدگی محاسباتی روش PTS، روش بهینه‌سازی مبتنی بر الگوریتم انتخابات (EA) بهبود یافته پیشنهاد می‌شود که به‌اختصار EA-PTS نامیده می‌شود. الگوریتم پیشنهادی EA-PTS با جستجوی فاکتورهای فاز بهینه، پیچیدگی محاسباتی کمتری را به سیستم تحمیل کرده و مقدار PAPR را به میزان قابل قبولی کاهش می‌دهد. روش پیشنهادیEA-PTS با روش‌های PTS بهینه (O-PTS)، روش GA-PTS و ICA-PTS مقایسه شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهند که روش EA-PTS کارایی بهتری در کاهش همزمان PAPR و پیچیدگی محاسباتی دارد.</div> <div style="text-align: justify;">Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a useful technology in wireless communications that provides high-rate data transmission in multipath fading channels. The advantages of OFDM systems are the high spectral efficiency and strong resistance to frequency selective fading. In OFDM systems, a large number of sub-carriers are used to modulate the symbols causing the time-domain OFDM signal to have a large dynamic range, or a high peak-to-average power ratio (PAPR). When the signals are applied to a nonlinear power amplifier, the OFDM systems’ performance is degraded by the high PAPR. In recent years, several works have been done to reduce the PAPR of OFDM systems. One of the most well-known methods is a partial transmit sequence (PTS). Regardless of the PTS advantages, it suffers from a high computational complexity. Because it requires an exhaustive search over all possible combinations of phase factors. The computational complexity of the PTS increases with increasing the number of phase factors and sub-blocks. There are several approaches to overcome the computation complexity issue of the PTS technique. The majority of these methods mainly employed swarm intelligence and evolutionary optimization algorithms to resolve the PTS shortcoming. These methods report encouraging results, however, their performance is far from the ideal state. This highlights that improving the performance of PTS is an open problem and there is room for more improvement. As an element of research, we propose an optimization approach based on the election algorithm (EA) to overcome the computational complexity of the PTS technique. To realize this goal, we improve the EA algorithm by introducing a new version of positive advertisements operator. The new operator efficiently improves the search capability of the EA through balancing between the exploration and exploitation power of the algorithm. The proposed EA based PTS (EA-PTS) approach, by searching the optimal phase factors, imposes less computational complexity on the system and reduces the PAPR to an acceptable level. The proposed method is compared with the optimal PTS (O-PTS), genetic algorithm-based PTS (GA-PTS) and imperialism competition algorithm based PTS (ICA-PTS) techniques. Simulation results show that the proposed EA-PTS has better performance in simultaneously reducing the PAPR and computational complexity.</div> مدولاسیون چندحاملی OFDM, کاهش PAPR, ارسال دنباله جزئی (PTS), الگوریتم انتخابات (EA), الگوریتم EA-PTS OFDM, PAPR, Partial Transmit Sequence (PTS), Election Algorithm (EA), EA-PTS 13 26 http://jsdp.rcisp.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1963-1&slc_lang=fa&sid=1 Abbas Ali Sharifi عباسعلی شریفی sharifi@ubonab.ac.ir 100319475328460011203 100319475328460011203 Yes University of Bonab دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی برق، دانشگاه بناب Hojjat Emami حجت امامی emami@ubonab.ac.ir 100319475328460011202 100319475328460011202 No University of Bonab دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه بناب