地表铺面降低OFDM信号的小说在PTS全球和谐搜索方案

文摘

正交频分复用(OFDM)调制技术是一种多用户信号传输的关键策略特别是智能电网和风力发电场。介绍一个方法peak-to-average功率比(地表铺面)减少这种信号根据小说全球和谐搜索(已)和部分传输序列(PTS)计划。在PTS技术中,传输的数据块划分为不相交的子群,联合使用阶段因素以减少地表铺面。分需要一个详尽的搜索在所有因素的组合允许阶段。因此,对已快速实现和简单的技术,我们可以实现显著减少地表铺面。

1。介绍

正交频分复用(OFDM)是一种有吸引力的high-bit-rate传输技术在无线通讯和广泛采用不同的通信应用中,如智能电网通信系统和海上风电场风力涡轮机(owf)之间的数据传输(1]。然而,一些具有挑战性的问题仍然没有解决在设计这样的系统。一个关键问题是大型peak-to-average功率比(地表铺面)的传输信号,这就要求功率放大器线性范围大。因此,OFDM接收机的检测是非常敏感的非线性设备(2]。

在过去的十年中,各种地表铺面还原技术提出了在文献[2]。一种类型的地表铺面还原方法是概率方案;如部分传输序列(PTS)技术是基于结合信号子块固定相相移的因素(3]。另一个概率计划是选择性映射(SLM)的多个序列地表铺面最低的传输(2]。PTS技术可以获得方面的信息,这需要发送同时能够达到足够的地表铺面减少(3]。然而,连续搜索最优相位组合成指数增加的复杂性与子块的数量。次优的PTS方法对文学的兴趣(4]。迭代抛分(进行)(5)线性比例计算复杂度的子块的数量。最小错误概率的系统程序寻找并形成最优预编码矩阵提出了(6]。在穷举搜索阶段因素,计算复杂度与子群的数量成指数增加。因此,提出了一种方案(7)利用候选人中产生信号之间的相关性分。在[8),加权方法计算复杂度较低的分两个阶段,即分组阶段权重(GPW)和递归加权(RPW)阶段,提出了。这些方法专注于简化计算候选序列。

传统的分计划需要一个详尽的搜索所有的组合允许阶段因素(7,8]。优化算法,特别是bioinspired方法,由于其较低的计算复杂性和快速实现,近年来吸引了许多关注主要OFDM的缺点。一些例子是一个次优的PTS算法基于粒子群优化(PSO) (9];一个智能遗传算法(GA)减少地表铺面10];交叉熵(CE)方法在地表铺面sign-selection [11];人工蜂群(ABC)算法大分子块(12];和声搜索算法(HSA) (13),可以简单有效地减少地表铺面。

在本文中,我们提出一种次优阶段优化方案,可以有效地减少地表铺面的OFDM信号,根据修改后的全球和谐搜索(gh)算法(14小说),称为全球和谐搜索(已)算法(14]。该算法与音乐即兴创作过程类似,在一个音乐家继续波兰球为了获得更好的和谐。我们表明,该方案可以实现一个极好的地表铺面还原性能,同时保持其高效、结构简单。

本文组织如下。节2不久,我们回顾和谐搜索主体。节3介绍了OFDM和地表铺面问题是制定。然后提出NGHS-PTS方法讨论部分4。节5,该算法性能的评价和讨论。最后,本文的结论部分6。

2。一项调查显示和谐搜索和进一步发展

2.1。和声搜索算法

寻找一个完美的音乐过程和谐状态激发了研究提出HSA作为metaheuristic优化方法(15]。HSA和真实乐器之间的一个有趣的类似的调整是优化解决方案向量和和谐的音乐,分别。音乐家的临时措施类似于局部和全局搜索方案优化方法。HSA的一个优点是使用随机随机搜索基于和谐内存考虑和调整利率,而不是需要一个初始值,以及一些数学的要求。根据(14,15),一个典型的保险公司是由5步骤如下。

步骤1(初始化)。这一步包括定义目标函数、系统参数、决策变量和相应的边界。通常,一个优化问题可以被定义为最小化受为在哪里和是决策变量的上下界限。HSA参数和谐内存大小(HMS)或解向量的个数在和谐的记忆中,和谐记忆考虑率(HMCR),距离带宽(bw),距调整率(PAR)和临时措施,或停止准则。的价值是一样的总数量评估函数。

步骤2 (HM初始化)。所有解决方案向量(组决策变量)是存储在内存的和谐(HM)。最初HM随机选择为通过 在哪里是一个均匀分布的随机数。

步骤3(新和谐即兴发挥)。这一步中生成一个新的和谐。为此,一个随机数生成均匀的。如果小于HMCR,是由内存考虑,否则,是通过一个随机的选择。作为一个例子,0.75指定的HMCR HS算法选择决策变量的值从历史值存储在HM的概率75%或从整个可能的范围以25%的概率。如果是记忆产生的考虑,那么它将进行调整。音高调整规则定义为 在哪里是一个随机数。

步骤4 (HMrefreshing)。嗯是后一代的更新。如果简易的健身和谐向量优于最和谐、最和谐的HM将取代并成为HM的新成员。

第五步(停止准则)。的新和谐即兴创作,嗯让人耳目一新步骤是重复,直到即兴的最大数量是遇到了。

2.2。改进和声搜索算法

2001年HS的基本表现后,马达维等人提出了一种改进的版本的HSA,称为改进和声搜索算法(IHS)在2007年晚些时候,(16]。这种改善的关键修改关于PAR和bw,动态更新的 在哪里和是当前数量的即兴和最大数量的临时措施,分别。IHS的关键特性是它的方法生成新的解决方案向量提高和谐搜索的精度和收敛速度。

IHS和传统之间的关键区别HS方法的调整和bw不相上下。提高HS算法的性能和消除PAR的缺点在于固定值和bw, IHS算法使用变量PAR和bw即兴创作的一步。传统的HS算法采用固定的票面价值和bw为特定目的。在HS方法和bw值初始化步骤中调整和整个算法是固定的。这些参数是非常重要的优化解决方案的最优调整向量和可能有用的在调整算法最优解的收敛速度。因此,这些参数的微调是极大的兴趣(14]。小面值和大型bw值结果低性能的算法以及更多的迭代次数找到最佳解决方案。小值的bw的最后一代可以调整优化解向量。然而,在初代bw必须有一个较大的值,为了提高解决方案的多样性向量。另一方面,大型PAR值结合小bw值主要导致最后的一代,最好的解决方案,算法收敛到最优解向量(14]。

2.3。小说全球和谐搜索算法

2010年,邹等人提出了已算法。在这种方法中,基因突变概率被认为是,修改吗新和谐即兴创作一步的HS新和谐模仿HM的全球最佳和谐。事实上,它的工作原理,而不是HMCR伪代码和标准1。在这个过程中,术语“最佳”和“最差”的索引是全球最好的和谐,嗯,最严重的和谐。的参数和都是随机生成的数字。即兴创作后,已取代了最和谐HM的新的和谐即使比(14]。

3所示。OFDM系统和地表铺面配方

OFDM的输入数据块被表示为向量,在那里是副载波的数量。每个符号在是一副载波的。这些副载波正交和独立使用正交调制相移键控(QPSK)或正交幅度调制(QAM),也就是说,为,在那里是一个象征的持续时间在。复包络传输的OFDM信号在一个周期是由象征

然而,大多数系统使用离散时间信号的OFDM信号表示为 在哪里是采样过量的因素。捕捉山峰,它所示1采样过量系数)能充分得到准确地表铺面的结果。传输信号的地表铺面,,(2)被定义为 在哪里是期望值算子。

众所周知,地表铺面的互补累积分布函数(CCDF)可以用来估计的边界识别所需的最小数量的冗余位地表铺面序列和评估任何减少地表铺面方案的性能。地表铺面的CCDF表示一个数据块的地表铺面的概率超过给定的阈值,表示为 在哪里被认为是地表铺面阈值。

4所示。NGHS-PTS方法

分是最重要的技术之一,由于其有价值的性能而言,减少地表铺面(17]。这个想法是为了产生几种不同的OFDM信号乘以每个原始数据子块与不同的相位旋转向量。在下一步中,生成的信号基于最低传输选择地表铺面,及其相应的相位旋转向量子块被指示为最优相位旋转组合(17]。因此,副载波的传输部分最优相位旋转组合作为边信息恢复原始数据在接收方17]。

已知的子块分区方法分方案可以分为三个类别3)相邻的分区,分区,交错和伪随机的分区。分技术,使用伪随机分区具有更好地表铺面性能比采用其他两个分区方法(9]。

4.1。普通分技术

PTS方法在一个典型的OFDM系统,减少地表铺面的输入数据块被划分到不相交的子群。子块结合,减少地表铺面在时域,用向量表示为如图1(3]。因此,我们可以 在哪里为。

的次采样过量的时域信号表示为,在那里为获得通过IDFT的长度在,连接0。这些被称为部分传输序列。这些部分序列是由阶段因素独立旋转,在那里为。的相位系数被定义为一个向量 。结合后的时域OFDM信号表示为 在哪里。分技术的目标是找到一个最优相位加权组合来减少地表铺面的值。最小化的地表铺面的极小化有关

一般来说,阶段因素的选择仅限于有限的一组元素来减少搜索的复杂性。允许阶段因素写成的集合 在哪里是允许的数量相因素。我们可以修复一个阶段因素没有任何性能损失。只有自由变量进行优化,因此不同阶段向量找到全局最优搜索阶段的因素。搜索的复杂性与子块的数量成指数增加。

4.2。已在分

最低为分问题是表示地表铺面 在哪里必须最小化问题 为。

最小化(12),已方法是遵循。

步骤1(参数初始化)。通过考虑作为目标函数,被认为是决策变量的数量和离散变量的可能值的数量。上下的离散变量被认为是为。HMS是解向量的个数在HM定义为
HM的每一行是一个随机的解决方案优化问题目标函数的值计算每个和谐向量。HMCR, PAR,初始化搜索的最大数量(停止准则)是用于提高解向量。HMCR和标准参数的任务是帮助算法寻找全局和本地增强解决方案,分别。

第二步(新和谐即兴发挥)。HM简易通过生成一个新的和谐向量在伪代码2。在这个过程中,术语,在那里被称为基因突变。已,HS的原始结构由排除HMCR参数改变,包括变异概率。基因突变操作小概率进行位置更新后HM最糟糕的和谐。因此,它可以增强的能力逃离局部最优的算法。通过仔细考虑,我们可以发现的作用1-HMCR是一样的。因此,本文HMCR用于强调和谐搜索的原始结构和即兴创作步骤如下。在已,新和谐是倾向于模仿HM的全球最佳和谐。在我们的方法中,1-HMCR决定新的和谐的随机性。因此,大型HMCR导致过早收敛。为了保持HM的多样性,HMCR必须很小。但小HMCR降低收敛速度并导致产生新的和声不可行。
摘要HMCR调整接近产生可行的解决方案之一,有很好的开发。经过评估,该算法可以达到当地的解决方案和自适应步归零。在这一步中,该算法停滞不前。因此,为了防止停滞,我们随机生成一些和声和替换他们的糟糕HM的和声。新随机和声的数量取决于问题本身和HM的大小。新随机和声导致增加和算法开始新的探索找到一个更好的解决方案。

此外,在已即兴创作后,最糟糕的和谐在HM将被替换为新的和谐即使比。这种替换是不好的,它不使算法收敛。因此,在本文中,最严重的和谐在HM将被替换为新的和谐如果比。

合理的设计可以保证算法具有较强的全局搜索能力的早期阶段优化和后期具有较强的局部搜索能力的优化。动态调整保持全局搜索和局部搜索之间的平衡。基因突变操作执行更新后最糟糕的和谐和谐内存位置已防止过早收敛。

方法使用改良的和谐搜索IHS等参数的数量是增加了不好。应该注意,为了得到最佳点的启发式算法,算法的参数必须针对手边的问题。在已参数的数量减少,我们的方法已不添加任何参数。因此它可以用于任何问题。

步骤3 (HM)更新。新生成的和谐向量计算的目标函数值。如果新的和谐的目标函数值向量比的目标函数值最和谐的嗯,那么新的和谐包含在HM和现有的和谐是排除在HM最差。事实上,嗯是按目标函数值。

步骤4。第二步,直到满足终止条件。目前最好的解决方案被选中的HM终止后标准是满足。这是优化问题的解决方案制定。

5。仿真结果

在本节中,性能NGHS-PTS和CE (11],ABC-PTS [12],HSA-PTS [13是评估。我们假设一个256副载波OFDM系统(与16-QAM调制)。允许的数量相因素被认为是,因为通过增加可以获得类似的仿真结果,性能会更好(12]。传输信号采样过量的4倍和100000年随机生成OFDM符号获取互补累积密度函数(CCDFs)地表铺面。CCDF表示一个数据块的地表铺面的概率超过给定的阈值,表示为

选择HMS是20和HMCR评估的数量设置为0.9和1000年,分别。在模拟,参数设置为最优算法性能试验和错误。

表演下的研究为不同的迭代算法相比数字:和在图2。当,最初的OFDM的地表铺面是11.30 dB。进行地表铺面的(57.95 dB。的地表铺面ABC-PTSs迭代数量20和40大约是6.847 dB和6.717 dB和HSA-PTS提供大约6.828 dB和6.66 dB迭代数量分别为20和40。的GA-PTS,这是报告为GA方法在最好的条件10],并不比上述方法除了原来的地表铺面约为8.75分贝。这是当NGHS-PTS提供大约6.526 dB和6.412 dB迭代数量20和40地表铺面,分别。仔细看看算法的性能呈现在图3。是证明了提出已能够实现算法和迭代次数,选择不到0.1 dB的地表铺面。

研究方法的性能与不同的迭代次数/代执行100次实验的仿真。本研究比较了地表铺面收敛性能的OFDM符号,在哪里子群是由伪随机生成的分区。图4显示了在研究方法的仿真结果意味着最好的代价函数值。在这个图,NGHS-PTS有至少意味着所有迭代的最佳成本函数值。这是一个利用该方法与其他进化方法由于其低运行成本。

6。结论

地表铺面降低OFDM信号的问题最近已经收到了大量的关注,无论是在学术界和产业界。这个问题吸引了更多的关注在开发智能电网系统和可靠的多用户通信的需要。拟议中的NGHS-PTS算法、和谐搜索来获得更好的执行阶段的因素。计算机仿真表明,该算法提供了改进的性能的互补累积密度函数(CCDF),有效减少地表铺面。减少现有地表铺面方法相比,NGHS-PTS算法可以获得更好地表铺面减少由于其结构简单和一些参数进行调整。该方法的性能研究演示了其可行性和性能。

承认

本文的早期版本在18国际会议上提出了电信(ICT2011),塞浦路斯,2011。

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