Published September 3, 2018 | Version v1
Publication

PAPR Reduction Using Fireworks Search Optimization Algorithm in MIMO-OFDM Systems

Description

The transceiver combination technology, of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) with multiple-input multiple-output (MIMO), provides a viable alternative to enhance the quality of service and simultaneously to achieve high spectral efficiency and data rate for wireless mobile communication systems. However, the high peak-to-average power ratio (PAPR) is the main concern that should be taken into consideration in the MIMO-OFDM system. Partial transmit sequences (PTSs) is a promising scheme and straightforward method, able to achieve an effective PAPR reduction performance, but it requires an exhaustive search to find the optimum phase factors, which causes high computational complexity increased with the number of subblocks. In this paper, a reduced computational complexity PTS scheme is proposed, based on a novel swarm intelligence algorithm, called fireworks algorithm (FWA). Simulation results confirmed the adequacy and the effectiveness of the proposed method which can effectively reduce the computation complexity while keeping good PAPR reduction. Moreover, it turns out from the results that the proposed PTS scheme-based FWA clearly outperforms the hottest and most important evolutionary algorithm in the literature like simulated annealing (SA), particle swarm optimization (PSO), and genetic algorithm (GA).

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

توفر تقنية الجمع بين أجهزة الإرسال والاستقبال، من مضاعفة تقسيم التردد المتعامد (OFDM) مع الإخراج المتعدد متعدد المدخلات (MIMO)، بديلاً قابلاً للتطبيق لتحسين جودة الخدمة وفي نفس الوقت لتحقيق كفاءة طيفية عالية ومعدل بيانات لأنظمة الاتصالات اللاسلكية المتنقلة. ومع ذلك، فإن نسبة الطاقة المرتفعة من الذروة إلى المتوسط (PAPR) هي الشاغل الرئيسي الذي يجب أخذه في الاعتبار في نظام MIMO - OFDM. تسلسلات الإرسال الجزئي (PTSs) هي مخطط واعد وطريقة مباشرة، قادرة على تحقيق أداء فعال للحد من PAPR، ولكنها تتطلب بحثًا شاملاً للعثور على عوامل الطور المثلى، مما يتسبب في زيادة التعقيد الحسابي العالي مع عدد الكتل الفرعية. في هذه الورقة، يُقترح مخطط PTS منخفض التعقيد الحسابي، بناءً على خوارزمية ذكاء سرب جديدة، تسمى خوارزمية الألعاب النارية (FWA). أكدت نتائج المحاكاة كفاية وفعالية الطريقة المقترحة التي يمكن أن تقلل بشكل فعال من تعقيد الحساب مع الحفاظ على تقليل PAPR الجيد. علاوة على ذلك، اتضح من النتائج أن FWA المقترح القائم على مخطط PTS يتفوق بشكل واضح على الخوارزمية التطورية الأكثر سخونة وأهمية في الأدبيات مثل التلدين المحاكى (SA)، وتحسين سرب الجسيمات (PSO)، والخوارزمية الجينية (GA).

Translated Description (French)

La technologie de combinaison d'émetteur-récepteur, de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) avec entrée multiple sortie multiple (MIMO), fournit une alternative viable pour améliorer la qualité de service et simultanément pour atteindre une efficacité spectrale et un débit de données élevés pour les systèmes de communication mobile sans fil. Cependant, le rapport puissance crête/puissance moyenne (PAPR) élevé est la principale préoccupation qui devrait être prise en compte dans le système MIMO-OFDM. Les séquences de transmission partielles (PTS) sont un schéma prometteur et une méthode simple, capable d'atteindre une performance de réduction PAPR efficace, mais elle nécessite une recherche exhaustive pour trouver les facteurs de phase optimaux, ce qui entraîne une complexité de calcul élevée augmentée avec le nombre de sous-blocs. Dans cet article, un schéma PTS à complexité informatique réduite est proposé, basé sur un nouvel algorithme d'intelligence en essaim, appelé algorithme de feux d'artifice (FWA). Les résultats de la simulation ont confirmé l'adéquation et l'efficacité de la méthode proposée qui peut réduire efficacement la complexité du calcul tout en conservant une bonne réduction du PAPR. De plus, il ressort des résultats que le FWA basé sur le schéma PTS proposé surpasse clairement l'algorithme évolutif le plus chaud et le plus important de la littérature, comme le recuit simulé (SA), l'optimisation de l'essaim de particules (PSO) et l'algorithme génétique (GA).

Translated Description (Spanish)

La tecnología de combinación de transceptores, de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) con múltiples entradas y múltiples salidas (mimo), proporciona una alternativa viable para mejorar la calidad del servicio y, al mismo tiempo, lograr una alta eficiencia espectral y velocidad de datos para los sistemas de comunicación móvil inalámbrica. Sin embargo, la alta relación de potencia pico a media (PAPR) es la principal preocupación que debe tenerse en cuenta en el sistema MIMO-OFDM. Las secuencias de transmisión parcial (PTS) son un esquema prometedor y un método sencillo, capaz de lograr un rendimiento efectivo de reducción de PAPR, pero requiere una búsqueda exhaustiva para encontrar los factores de fase óptimos, lo que hace que la alta complejidad computacional aumente con el número de subbloques. En este artículo, se propone un esquema PTS de complejidad computacional reducida, basado en un nuevo algoritmo de inteligencia de enjambre, llamado algoritmo de fuegos artificiales (FWA). Los resultados de la simulación confirmaron la idoneidad y la efectividad del método propuesto que puede reducir efectivamente la complejidad del cálculo mientras se mantiene una buena reducción de PAPR. Además, a partir de los resultados, resulta que el FWA basado en el esquema PTS propuesto supera claramente al algoritmo evolutivo más popular e importante de la literatura, como el recocido simulado (SA), la optimización de enjambres de partículas (PSO) y el algoritmo genético (GA).

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقليل PAPR باستخدام خوارزمية تحسين البحث عن الألعاب النارية في أنظمة MIMO - OFDM
Translated title (French)
Réduction du PAPR à l'aide d'un algorithme d'optimisation de la recherche de feux d'artifice dans les systèmes MIMO-OFDM
Translated title (Spanish)
Reducción de PAPR utilizando el algoritmo de optimización de búsqueda de fuegos artificiales en sistemas MIMO-OFDM

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2892167482
DOI
10.1155/2018/3075890

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W2037358233
  • https://openalex.org/W2093669467
  • https://openalex.org/W2105862752
  • https://openalex.org/W2107080958
  • https://openalex.org/W2107229032
  • https://openalex.org/W2110659753
  • https://openalex.org/W2120674803
  • https://openalex.org/W2131758787
  • https://openalex.org/W2138132820
  • https://openalex.org/W2139146853
  • https://openalex.org/W2139985109
  • https://openalex.org/W2142375107
  • https://openalex.org/W2167760831
  • https://openalex.org/W2414704570
  • https://openalex.org/W2626904936
  • https://openalex.org/W2755426990