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⃝==n中国KN可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectICTExpress 6(2020)258www.elsevier.com/locate/icte一种改进的OFDM信号立方度量缩减回溯搜索优化算法Hojjat Emamia, Abbas Ali Sharifiba伊朗博纳卜大学计算机工程系b伊朗博纳卜大学电气工程系接收日期:2019年11月27日;接收日期:2020年2月19日;接受日期:2020年3月6日2020年3月12日在线提供摘要OFDM信号的大幅度变化会产生带内失真和带外辐射。近年来,立方度量(CM)已被证实是一种更准确的度量来衡量振幅变化。本文采用PTS技术来降低CMOFDM信号。为了克服基于穷举搜索的PTS技术的搜索复杂性,我们引入了一种改进的回溯搜索(IBS)优化算法。仿真结果表明,与传统的OFDM方法相比,基于IBS的PTS方法在搜索复杂度和CM降低性能方面具有c2020年韩国通信与信息科学研究所(KICS)。出版社:Elsevier B.V.这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。关键词:OFDM;立方度量; PTS;改进的回溯搜索1. 介绍正交频分复用(OFDM)信号的大幅度变化降低了功率放大器的效率,并因此导致非线性失真[1]。峰均功率比(PAPR)是用于测量OFDM信号的幅度变化的公知度量[2]。最近,立方度量(CM)已被引入并被采用为比PAPR更精确的度量,用于呈现幅度变化[3]。部分发送序列(PTS)是一种有效的OFDM信号高共模抑制技术.原始PTS通常经历高计算复杂度,这是由于其在相位因子的所有可能组合上的穷举搜索。近年来,人们提出了几种搜索复杂度较低的优化算法这些优化算法包括混合遗传算法(HGA)[4],自适应粒子群优化(APSO)[5],和声搜索(HS)[6],禁忌搜索(TS)[7]和灰狼优化(GWO)[8]。本文提出了一种新的快速收敛的进化优化算法--改进的回溯搜索(IBS)优化算法,以最小化OFDM信号的CM,并克服了原始PTS技术的搜索复杂度。所提出的IBS算法需要调整和搜索相位因子的更好的组合的几个参数。该方法是在IBS和PTS技术的基础上提出的。将IBS-PTS方法的CM减少性能与常规OFDM信号、HS-PTS [6]、TS-PTS[7]、APSO-PTS [5]和基于穷举搜索(ES)的PTS(ES-PTS)进行比较。实验结果表明,该方法具有更好的CM抑制性能。2. 用于OFDM信号的CM减少的PTSOFDM信号x [x1,x2,. . . .Nx=1∑X ej2πkn1≤n≤N <$(1)电子邮件地址:emami@ubonab.ac.ir(H. Emami)、sharifi@ubonab.ac.ir(A.A.Sharifi)。同行评审由韩国通信和信息科学研究所(KICS)负责https://doi.org/10.1016/j.icte.2020.03.001其中X [X1,X2,. . . .,XN] T是频域OFDM符号。两个参数N和N分别是子载波的数量和过采样因子。2405-9595/2020韩国通信和信息科学研究所(KICS)。出版社:Elsevier B.V.这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。∗ 通讯作者。k=1=∑1=|ˆ|b10n=====-=V=IV、−1elsepi′j=−1i f 3π/ 4pi,j< 5π/ 4H. Emami和AA Sharifi/ICT Express 6(2020)258-261259OFDM信号的幅度变化通常用立方度量(CM)来测量。对于估计非线性失真,CM比PAPR更准确[3]。OFDM信号的CM可以表示为:C M(x) RC MdB−RC MrefH(二)其中RC_M_ref是参考信号的原始CM(RCM),并且H是经验常数。根据长期演进(LTE),RC_M_ref和H分别为1.52 dB和H 1.56 [3]。参数RC MdB测量为:NRC M10 log(x (3)第六章n=1其中xnxn/rms [xn]和rms [. ]是均方根函数。在PTS技术中,输入数据帧X被划分为V个不相交的子块Xv(v 1,2,. . .,V)使得V图1.一、I B S - P T S 算 法 的整体流程。X=∑Xv(4)其中ui、j和li、j分别是上界和下界v=1对每个子块和时域子块xv(v1,2,.. . . (五)实现。每个子块xv乘以对应的相位因子bv=ejφv(φv∈[0,2π))。最后,的pi,j。在模拟中,li,j1和ui, jV。ri,j是在范围[0,1]中的均匀随机变量。由于pi,j是离散变量,因此等式(8)修正为下列公式:对于w=2分割的子块按如下方式组合x=∑bvIFFT{Xv}=∑bvxv(5)pi′j={1i fπ/4pi,j< 5π/ 4对于w=4(九)v=1v=1⎧⎪⎨j ifπ/4pi,j3π/4 α)表示。不失一般性,使用RCM代替CM来评估OFDM信号的幅度变化。为了制作RCM的CCDF,随机创建10,000个OFDM帧。OFDM信号被过采样因子2004年。模拟中使用的参数列于表1中。HS-PTS [6]、并行TS-PTS [7]和APSO-PTS [5]的其他特殊参数选择与其作者提供的相同。图 2和3分别比较了所提出的IBS-PTS方法与V8,w4和V 16岁,w2.结果结果表明,除ES-PTS外,IBS-PTS具有最好的RCM降低性能。IBS之间的RCM差距图二. 几种PTS技术的RCM的CCDF(V=8,w =4)。图三. 比较方法的CCDF(V=16,w =2)。对于V = 8,w = 4,ES-PTS的搜索复杂度为48−1= 18。是IBS-PTS的2倍同样,对于V = 16,w= 2时,IBS-PTS算法的复杂度仅为2900 =%2。年第75ES-PTS(见表2)。16−1PTS和ES-PTS算法分别为0.23 dB和0.40 dB,8,w4;V16,w2。ES-PTS的计算复杂度为wV−1,而HS-PTS、TS-PTS、APSO-PTS和IBS-PTS的计算复杂度为O(M×I)。的新控制参数F在IBS算法中,如下所示:图图4示出了当V=16,w= 1时HS-PTS、TS-PTS、APSO-PTS和IBS-PTS技术的收敛速率。2. 这些方法重复100次,表2PTS技术的RCM(CCDF= 10−3)。H. Emami和AA Sharifi/ICT Express 6(2020)258-261261复杂性将所提出的IBS-PTS算法与HS-PTS、TS-PTS和APSO-PTS技术进行了比较,方法复杂度RCM(dB)(P×I)V=8V= 16w=4w= 2常规OFDMHS-PTS [6] 900TS-PTS [7] 900 7.35 6.98计算复杂度和CM减少性能。仿真结果证实了IBS-PTS方法具有良好的CM降低性能。竞合利益APSO-PTS [5]9007.437.15作者声明,他们没有已知的竞争对手。IBS-PTSES-PTS900V−17.036.806.806.40经济利益或个人关系,似乎影响了本文报道的工作图四、I B S - P T S 算 法 的收敛性及比较方法。计算最佳成本值。如图4、IBS-PTS方法的性能优于HS-PTS、TS-PTS和APSO-PTS方法。5. 结论为了在低搜索条件下降低OFDM信号的立方度量,采用改进的反向跟踪搜索(IBS)优化算法CRediT作者贡献声明Hojjat Emami:概念化,方法论,软件,调查,验证,监督,写作-评论编辑。Abbas Ali Sharifi:概念化,方法,验证,写作-原始草稿。引用[1] 林志光,无线通讯系统之正交分频多工技术,国立中兴通讯股份有限公司,2004。[2] 是的Jawhar等人,在OFDM系统中降低PAPR的部分传输序列的回顾,IEEE Access 7(2019)18021-18041。[3] K. Kee-Hoon,N. Jong-Seon,S. Dong-Joon,正交频分复用信号的立方度量性质,IEEE信号处理。Lett. 23(1)(2015)80-83。[4] A.A.谢里夫,M.H. Aghdam,一种降低OFDM信号峰均功率比的新型混合遗传算法,Comput.电气工程师 80(2019)。[5] M.H. Aghdam,A.A. Sharifi,OFDM系统中的PAPR降低:基于粒子群优化的有效PTS方法,ICTExpress 5(3)(2019)178-181。[6] S. Mangal,S.K.陈晓,基于改进和声搜索算法的OFDM系统中的部分传输序列优化,北京大学学报,2001。39(6)(2017)782[7] N. Taspinar,A. Kalinli,M.杨文,基于并行禁忌搜索算法的OFDM系统PAPR抑制算法,北京: 清 华 大 学 出 版 社 , 20 0 1 。Lett. 15(9)(2011)974[8] 李文,数值优化问题的回溯搜索算法,应用数学与计算。219(15)(2013)8121-8144。
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