A New PAR Reduction Scheme in OFDM Systems by PTS Using Genetic Algorithm

유전자 알고리즘을 적용한 PTS에 의한 새로운 OFDM 시스템 PAR 감소 기법

  • Kim Sung-Soo (Department of Electrical Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Kim Myoung-Je (Department of Electrical Engineering, Chungbuk National University)
  • Published : 2005.10.01

Abstract

An orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) system has the problem of the peak-to-average power ratio(PAR). In general, in order to obtain optimal PAR reduction using the partial transmitted sequence(PTS), the total search for the number of sub-blocks and the rotation factors must be accomplished. As the number of sub-blocks and rotation factors increases, PAR reduction improves, such that complexity increases exponentially and the process delay occurs simultaneously. Therefore a technique that reduces PAR, which is almost close to optimal, and the amount of calculation is desired. In this paper a new method using genetic algorithm(GA), which is widely used to search for a point that is globally optimal in many problems, is proposed to search for a rotation factor that reduces simultaneously both the PAR and the amount of calculation, such that the complexity of calculation and the process time are reduced at the same time, Comparison is performed between the proposed method and the various techniques developed previously. The superiority of proposed method is presented by demonstrating the reduction of complexity while a similar PAR reduction is obtained.

Orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) 시스템은 peak-to-average power ratio(PAR) 문제를 가진다. 일반적으로, partial transmit sequence(PTS) 기법을 이용하여 최적의 PAR 감소 성능을 얻기 위해서는 나눈 부블록의 수와 위상 요소(phase factor)에 관한 모든 탐색을 해야 한다 나눈 부블록 수와 위상 요소 수가 많을수록 PAR 감소 성능은 더 개선되지만, 계산량 또한 부블록 수에 따라 지수적으로 증가하여 송신기의 복잡도와 처리시간지연을 초래한다. 따라서 전송되는 신호의 PAR을 최적에 가깝게 줄이면서 동시에 계산량도 함께 줄일 수 있는 기법이 요구된다. 본 논문에서는 PTS 기법에서 최적의 PAR 감소 성능을 갖는 위상 요소를 찾기 위해 최적화 문제에 많이 사용되고 있는 유전자 알고리즘(Genetic Algerian: GA)을 이용함으로써 PAR 문제를 해결하고, 동시에 계산량도 함께 감소시켜 송신기의 복잡도와 처리시간 지연을 줄이는 기법을 제안하며, 제안된 기법의 PAR 감소 성능과 계산량을 기존의 제안된 방법들과 비교하였다. 또한, 본 논문에서 제안한 기법이 적은 계산량으로도 일반기법에 더 가까운 PAR 감소 성능을 가짐을 보였다.

Keywords

References

  1. L. J. Cimini Jr., 'Analysis and simulation of a digital mobile channel using orthogonal frequency division multiplexing', IEEE Trans. on Communications, vol. com-19, pp. 665-675, Jul. 1985
  2. J. A. C. Bingham, 'Multicarrier modulation for data transmission: an idea whose time has come', IEEE Communications Magazine, vol. 28, no. 5, pp. 5-14, May 1990 https://doi.org/10.1109/35.54342
  3. 유흥균, 유호진, 'OFDM 전송방식에서 새로운 효과적 PAPR 감소기법', 충북대학교 논문집, 2002년 8월
  4. 조용수, 무선 멀티미디어 통신을 위한OFDM 기초, 대영사, 2001년
  5. L. J. Cimini, Jr., and N. R. Sollenberger, 'Peak-toaverage power ratio reduction of an OFDM signal using partial transmit sequences', IEEE Int. Conf. Comm.(lCC 99), Vancouver, British Columbia, Canada, Jun. 1999
  6. S. H. Muller, J. B. Huber, 'OFDM with reduced peak-to-average power ratio by optimum combination of partial transmit sequences', Electronics Lett., vol. 33 no. 5, pp. 368-369, Feb. 1997 https://doi.org/10.1049/el:19970266
  7. S. H. Han, J. H. Lee, 'PAPR reduction of OFDM signals using a reduced complexity PTS technique', IEEE Signal Processing Letters, vol. 11, no. 11, Nov. 2004
  8. C. Tellambura, 'Computation of the continuous-time PAR of an OFDM signal with BPSK subcarriers', IEEE Commun. Lett., vol. 5, pp. 185-187, May 2001 https://doi.org/10.1109/4234.922754
  9. K. S. Tang, K. F. Man, and Q. He, 'Genetic algorithms and their applications', IEEE Signal Processing Magazine, vol. 13, pp. 22-37, Nov. 1996 https://doi.org/10.1109/79.543973
  10. M. Srinivas, L. Patnaik, Genetic algorithms: a survey, IEEE Computer, 1994
  11. L. Davis, Handbook of Genetic Algorithms, Van Nostrand Reinhold, 1991
  12. 김용범, 김병재, 박영규, '유전자 알고리즘에서 선택 기법을 이용한 해의 수렴 과정에 관한 연구', 공업경영학회지, 20(41), 1997년 2월