T E L KO M NIK A , V ol . 17 ,  No. 6,  Dec em be r   20 1 9,  p p. 2 98 3 ~ 2 99 1   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 ,  accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 6 . 11511   ◼    29 83       Rec ei v ed   O c tob er  20 ,  20 1 8 ; Rev i s ed   J an u ary  2 3 ,  20 1 9 ; A c c ep te d  Ma r c h 1 2 ,  20 1 9   P A PR   anal y s is  of   O FDM  s y st e m u si ng   A I  bas e d  mu lt iple   si gn a l repre sen tat i on   met ho d s       J y o t i S h u k la 1 ,  A l o k J o shi 2 , Raj e sh T y agi 3   1 M e w a r Un i v e rs i ty ,  G h a z i a b a d ,  In d i a   2 J a y p e e   In s ti tu te  o f  I n fo rm a t i o n  T e c h n o l o g y ,  Noi d a ,  In d i a   3 SRM  Un i v e rs i ty ,  G h a z i b a d ,  In d ia   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r   e - m a i l :   j y o ti .s h u k l a 2 @g m a i l . c o m 1 ,   2 0 . a l o k @ g m a i l . c o m 2 ,  p ro fra j e s h k u m a rty a g i @gm a i l . c o m 3       Ab strac t     O FD M   (o rth o g o n a l   fr e q u e n c y   d i v i s i o n   m u l t i p l e x i n g )  i s   wi d e l y   u s e d   i n   4 th   g e n e ra t i o n   a p p l i c a ti o n s   o win g   to   i ts   r o b u s tn e s s   i n   f a d i n g   e n v i ro n m e n ts .   Th e   m a j o r  i s s u e s   wit h   O FDM   s y s te m s   i s   th e   h i g h   PAPR   (p e a k - to - a v e ra g e   p o wer  ra ti o )   o f  th e   tra n s m i tt e d   s i g n a l s ,  i t   l e a d s   t o   i n   a n d   o u t  o f  b a n d   d i s to r ti o n .  SL M   (s e l e c ti v e   m a p p i n g )  a n d   PT S  (p a rti a l   tra n s m i t  s e q u e n c e )  a r e   two   k e y   m e th o d s   fo r  PAPR   re d u c ti o n .   Bo th   th e   m e t h o d s   r e q u i r e   e x h a u s ti v e   s e a rc h i n g   o f  p h a s e   fa c to rs   t o   o p ti m i z e   th e   PAPR ,  th e s e   s e a rc h e s   l e a d   t o   h i g h   c o m p u ta ti o n a l   c o m p l e x i t y .  Th i s   p a p e r   d i s c u s s e s   u s i n g   o p ti m i z a ti o n   b a s e d   PAPR   r e d u c ti o n   m e t h o d s   whi c h   a n   b e   u s e d   wi th   PTS   fo r  th e   re d u c ti o n   o f  c o m p u ta ti o n a l   c o m p l e x i t y   a n d   s e a r c h   s p a c e .  In   th i s   p a p e r   we  h a v e   a n a l y z e d   PTS  a n d   SL M   wit h   p a rti c l e   s warm   o p ti m i z a ti o n   (PSO ),  Arti fi c i a l   Be e   Co l o n y   (ABC)  a n d   d i ff e r e n ti a l  e v o l u ti o n  (DE).   PA PR a n d  BER (b i t  e rr o r ra te )  c o m p a ri s o n  i s  d o n e  f o r  b o t h  t h e   c a s e s .     Key w ords :   ABC, DE ,  PAPR ,  PTS,  PSO     Copy righ t  ©  2 0 1 9  Uni v e rsi t a s  Ahm a d  D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n     O r tho go na l   f r eq ue nc y   d i v i s i on   m ul ti pl ex i n g  ( O F DM)   [1,   2]  i s   a  m ul ti c arr i er  tr an s m i s s i on   m eth od   w h i c h  pl a y s   an   i m po r tan t   r ol e  i n   ac h i e v i ng   h i g h  d ata   r ate   i n   4 th   g en erat i o n  a pp l i c at i on s .   In  O F DM  a v a i l ab l e  b an d wi dth   i s   d i v i de d  i n  t o  na r r o w  ba nd   c h an ne l s   a nd   ea c h  o f   the   c ha nn el s   c arr y   a   s ub c arr i er  l ea di n g  t o  a   m ul ti c arr i er   s y s tem .  O F DM  ha s   ga i ne d  i ts   p op ul ar i t y   o wi ng   to   i ts   s up erla t i v e  pe r f orm an c e  i n  the   f ad i ng   e nv i r on m en ts .  Us e  of   gu ard  ba nd   an d  c y c l i c   pref i x   i n   O F DM  w ork s   w el l   ag ai n s t  m en ac e  of   i nte r   s y m bo l   i nt erf erenc e  ( IS I)   a n d  i nt er - c arr i er   i nte r f erenc e   ( ICI)   [ 3].   Ho wev er   O F DM   i s   l arg el y   af f e c ted   b y   prob l em   of   hi gh   p ea k   to  a v era ge   po w er   r ati o  ( P A P R)   [ 4].   W h e n  O F DM  s i gn a l   i s   tr a ns m i tte d  where   e ac h  of   the   s u bc arr i er  i s   di f f erent m od ul ate d b y  d i f f erent s y m bo l s  i t  m i gh t l ea d  t o h i gh   pe ak s  i n  do m ai n  w h en  a  nu m be r  of   s ub c ar r i ers  a l i gn   i n  s am e p ha s e.  T he s e  h i gh  p ea k s  l ea d t o  h i g h  po w er,   w h en  s uc h  O F DM  s i gn al   are  f ed   to   h i gh   p o w er  a m pl i f i ers   ( HP A )   whi c h   are   em pl o y e d   f or  do wnl i nk   p urpos e,   c au s es   ha r m on i c   di s tort i on   a nd   i nte r m od ul at i on .   T hi s   i s   d ue   t o  no n l i ne ar   c ha r ac ter i s ti c s   o f   H P A .     T o  m a k e  s ure  tha t  HP A   wor k s   i n  the   l i ne ar  r eg i o n   l arge  b ac k - o ff   i s   r eq ui r ed ,  thi s   r ed uc es   ef f i c i en c y  of  HP A .   T he r e  are  nu m erous   m eth od s   de ta i l ed   i n  l i terat ure  [ 4]  f or  P A P R  r ed uc ti on ,  s u c h  as   c l i pp i n g  w h ere  s i g na l   i s   c l i p pe d   of f   be y on d  a  c ert a i n  s i gn a l   l ev el   [ 5],   us i ng   f orw ard  err or   c orr ec ti on   c od es   [6,   7]  f or  ge ne r ati ng   c om bi na ti on   wi t h  l o wer   P A P R,  t on e  i nj ec ti on   ( T I)   [8,   9],   ton e   r es erv ati on   ( T R)   [10 ,   11 ]   where   ad di t i o na l   d ata   bl oc k   an d  po wer   r e du c ti o n  c arr i ers   are  us ed   f or  P A P R  r e du c ti on ,   c om pa nd i n g  r ed uc es   P A P R  b y   c om pres s i ng   the   h i gh er  pe ak s   at    the   tr an s m i tte r   [12 ,  1 3],   p r e - di s torti on   an d  DF T - s preadi ng   are  s o m e  of   th e  pre - c od i n g  [ 14 ]   m eth od   f or  P A P R  r e du c ti o n,  ac t i v e  c on s te l l ati on   ex te ns i on   [15 ,   1 6]  us es   ex ten s i on   of   ex i s ti ng   c on s tel l at i on   wi th ou t  af f ec ti ng   ac tua l   d ata .  A l l   of   the   a bo v e  m en ti on   m eth od s   are   ei th er  r es ul t  i n  to  d i s tort i on   or   r eq u i r es   hi g h  p o w er   tr an s m i s s i on .   Mu l ti pl e   s i g na l   r e pres en t ati on   m eth o d  s uc h   as   s el ec ted   m ap pi ng   ( S L M)  [1 7 ,  18 ]  an d  p arti a l   tr a ns m i t  s eq ue nc es   ( P T S )   [19 - 2 1]  ar e  m os t  s ou gh t  c ho i c es   f or  P A P R   r ed uc t i o n  as   th e  r es u l ta nt  s i g na l   d o es   no t  ha v e  an y   d i s torti on .   S LM   pe r f orms   be tte r   i n   t erm s   of   P A P R  r ed uc ti on   b ut  P T S   i s   pref err ed   ov er  i t  o wi ng   to  l es s   c o m pu tat i on a l   c o m pl ex i t y .   I n  c o nv en t i on al   P T S   i np ut  d ata   s et  i s   s ub d i v i de d  i n  to  un c orr e l ate d  s u b - bl oc k s ,  af ter   proc es s i ng   th es es   s ub - bl o c k s   throug h  Inv ers e  F as t  F o urie r   T r an s f or m s   ( IFF T )   e ac h  of   the m   i s   m ul ti pl i ed   b y   a   p ha s e  f ac t or  an d  f i n al l y   th e y   are   s u m m ed   up   t o  ge n erate   O F DM  c an di da t e,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em be r  20 19 :   29 8 3 - 2991   2984   ho w e v er  t he   c an di da t e  s i gn a l   w i th  l ea s t  P A P R  i s   t r an s m i tte d.  T o  f i nd   op t i m um   ph as e  s et   ex c es s i v e  s ea r c he s   are r eq ui r e  l e ad i ng  t o   hi g h c om pu t ati o na l  c om p l ex i t y .   In  th i s   p ap er,   w e  ha v e   tak en   up   the   i s s ue   of   l arg e  nu m be r   of   s ea r c he s   i nv o l v ed   i n  P T S   [2 2].   S i nc e  r e du c ti on   i n  n um be r   of   s ea r c he s   w i l l   l ea d   to   l o wer   c om pu tat i o na l   c om pl e x i t y   [23 ] .  B y   us i ng   op t i m i z a ti on   tec h ni qu es   nu m be r   of   r eq ui r ed   s ea r c he s   c an   be   r ed uc ed .  S om e  o f   the   ex c es s i v el y   us ed   m eth od s     are  G en et i c   A l go r i t hm   ( G A )   [24 ,  25 ],  P art i c l e  S war m   O pti m i z at i o n  ( P S O )   [26 ],  A r t i f i c i al     B ee   C ol o n y   ( A B C)   [2 7 ,  2 8],   B i og eo gra ph y   B as e d  O pti m i z ati on   ( B B O )   [29 ]  a nd   di f f erenti a l   ev o l ut i o n   ( DE )  [ 30 ] .       2.  P ea k to   A v e r age  P o w er  Ratio   in   O F DM  S ys t ems   A n OF DM  s i gn al   wi t h  N - s u bc arr i er i s  r ep r es en te d a s     ( ) = 1 √ ∑ − 1 = 0 . e xp ( . 2 . . . )   ( 1)     w he r e  N   i s   the   n um be r   of   s ub   c arr i ers   i . e  ( k = 0 ,1… .N - 1 )   an d  X k   i s   th e  s y m b ol   m od ul ati ng     the   k th   s ub c arr i er.   IFF T   s um   i n  O F DM  m a y   r es u l ts   i n   to  l arg e  en v el o pe   p ea k s   i n  ti m e  do m ai n.  T hi s   r es ul ts   i n  to  hi gh   pe a k   to  av erage   p o w er  r ati o.  P ea k   to   a v erag e  po w er   r at i o  i s   t he   r ati on   pe ak   po wer   of   th e  O F D M  s i gn al   to   th e  a v er ag e   p o w er  of   the   c arr i er.  P A P R   f or  a n   O F DM  s i g na l   x   i s  gi v e n a s :       ( ) = m ax 0 ≤ ≤ − 1 | | 2 / { | | 2 }   ( 2)     w he r e  | |   the   m ag ni t ud e  a nd   E   i s   r ep r es e nti ng   th e   ex pe c tat i on   op erator.  T o   ev a l u ate     P A P R  r ed uc ti o n  pe r f or m an c e  of   a  m eth od   c om pl em en tar y   c um ul ati v e  f un c ti on   i s   us ed   as     a  pe r f or m an c e  i nd ex .  CC DF   r ep r es en ts   the   proba b i l i t y   t ha t  s i gn a l   l ev el   wi l l   r em ai n  ab ov e     a p art i c ul ar l e v e l , p o w er  l e v el   i n c as e  of  P A P R. C DF  c an  b e repres e nte d  as         = Pr ⁡ ( > 0 )   ( 3)       3.  M u lt iple S ign al  Rep r es ent atio n  M eth o d s   In  s uc h  m eth od   s am e  s et  of   da ta  i s   r ep r es e nte d  b y   a  s et  of   O F DM  c an di da te  s i gn a l s   whi c h  ar e  ge ne r at ed   wi th  t he   he l p  of   di f f erent  ph as e  s ets .  T he   c an di d ate   wi th  l ea s t  P A P R  i s   tr an s m i tte d.  T he  t w o  wi d el y  us ed  m eth od s  are  S L M a n d P T S .     3.1 .  S L M   S el ec ted   m ap pi n g   [19 - 2 2]   s c he m e  i s   s ho w n  i n  F i g ure  1.  T he   i np ut  s y m bo l s   are  m ul ti pl i ed   wi th   a  s et   of   ph as e  v ec tors   an d   af ter  IFF T   bl oc k   m ul ti pl e  O F D M  s i gn a l   c an di d ate s   r ep r es en t i ng   th e  s am e  d at a  s et   are   pro du c ed   t he n   o ne   wi t h  t he   l ea s t  P A P R   i s   c ho s en   f or  f i n al   tr an s m i s s i on .  T hi s   al s o   r e q ui r es   tr an s m i s s i on   of   s i d e  i nf or m ati on   f or  err or  f r ee   r ec o v er y   of   O F DM s y m bo l s .           F i gu r e  1.  O F DM  s y s tem  w i t h S L M t ec hn i qu e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   P A P R a na l y s i s  of  O F D M  s y s tem  us i ng   A I b as ed   mu l ti pl e s i gn al . .. ( J y oti   S hu k l a )   2985   E v er y   da ta   b l oc k   i s   m ul ti p l i ed   b y   U  ph as e  s eq ue nc es ,   wi th   ea c h   bl oc k   of   eq ua l   s i z e  N ,  the   ph as e   f ac tor  ( ) = [ , 0 , , 1 , … , , − 1 ] ,  w h er e  u  =   1,2 …U,   an d   , = ,   an d     , ∈ [ 0 , 2 )   f or  v  =  0, 1… . N - 1.   T hi s  r es ul ta nt  s i gn a l  i s :     = ,   ( 4)     af ter  tak i ng   i ts   IFF T   the   v ario us   O F DM  s eq u en c e  g et  ge n erate d  am on g  w h i c h  ̃ = ̃ ,  wi th   l o w es t  P A P R  i s  s el ec ted  f o r  trans m i s s i on .     ̃ = arg ⁡ m i n = 1 , 2 , … , ( m ax | [ ] | )   ( 5 )     3.2 .  P T S   F i gu r e  2  s h o w s   t y p i c a l   P T S   s c he m e.  T he   da ta  s eq ue nc e    i s   s pl i t  i n  t o    s ub   bl oc k s   of  eq ua l   l en gt h   .  T he n  s ub   bl oc k s   are  m ul ti pl i ed   wi th  u ni q ue   ph as e  v ec tor   .  Res u l ti ng   i n  to   m ul ti pl e OF D M c an di d ate s   f or di f f erent p ha s e c om bi na ti on , e ac h  of  th em  i s  gi v en   b y   ( 6 ) :     = ∑ . − 1 = 0   ( 6 )     w he r e  = [ ] ,  wi th  J z ph as e   wei g hts   tot a l   nu m be r   of   ph as e  wei g hts   w hi c h  ne e d  to  b e  an a l y z e d a r e  J V - 1 , a s  f or the  f i r s t s ub  bl oc k  th e   p ha s e f a c tor i s  us ua l l y  c h os en  as   1.  T he  op ti m u m   ph as e f ac tor i s  t he   on e  whi c h p r od uc es  m i ni m u m  P A P R of  c an di da te  s i gn al   x ’   as   gi v en   b y  ( 7) :     [ 1 ̃ , … , ̃ ] = a r g ⁡ min [ 1 , … … … ⁡ . ] ( ma x = 0 , 1 … − 1 | ∑ [ ] = 1 | )   ( 7 )           F i gu r e  2.  O F DM  s y s tem s  us i ng   P T S       3. 3 . Com p l ex   C o mp u t atio n s i n  P T S   F or  V  s u b - bl oc k s  an d  J - ph a s e  w ei gh ts ,  J V - 1   po s s i bl e  ph as e c om bi na ti on   is   s ea r c he d a n d   an a l y s e d  w h i c h  r es u l ts   i n  t o  s am e  nu m be r   of   P T S   c an di da tes   are  g en er ate d .  F o r   N - po i nt  IFF T   op erat i o ns  ( N - s ub c arr i er O F DM) :     Com pl ex  ad d i ti on :  l og 2   an d  m ul ti p l i c at i on s   ( / 2 ) . l og 2   ( 8 )     f or  an   ov ers a mp l i n g  f a c tor   of   R,  F ac tor  of  N   w i l l   be   r ep l ac ed   b y   N.R.   In   ge ne r ati on   of   P T S   c an di da tes   ad d i ti on al   × − 1 × ( − 1 )   m ul ti pl i c a ti o ns  an d a d di ti o ns   w i l l  be  r eq ui r e d.  S o,     Ove r a l l ⁡ c omp l e x ⁡ a ddit ion s = . . l og 2 + . × − 1 × ( − 1 )     Ove r a l l ⁡ c omp l e x ⁡ mul itp l ic a tion s = . . ( / 2 ) l og 2 + . × − 1 × ( − 1 )   ( 9 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em be r  20 19 :   29 8 3 - 2991   2986   If  we  c an   r ed uc e  the   nu m be r   of  s e arc he s   fr om   J V - 1 ,  the   n um b er  of  c o mp u tat i on s   r eq ui r e d  wi l l   al s o red uc e.  O pt i m i z at i on   me th od s  c an   be   us ed  t o s e r v e t he  p urpos e.       4.  M u lt iple  O p t imiz atio n   M et h o d s  b as ed P T S   Us i ng   op t i m i z ati on   m eth od s ,   we  c an   pu t  a   c ap   on   t he   s ea r c h es   r eq u i r ed   an d   thu s   ov era l l   c om pu tat i on al   c om pl ex i t y   of   P T S   s y s t em s .  In  thi s   pa p er  we  us ed   A B C,  P S O ,  DE   an d  G A   m eth od  f or r ed uc ti on  of  nu m be r  of   s ea r c he s .     4.1 .   P a r t icl e  S w ar m O p t i miz atio n   A lgo r it h m   ( P S O ) - P T S   T he   m eth od   l a be l s   the   p o pu l ati on   as   s w arm   an d  ea c h  i nd i v i d ua l   i s   c al l ed   a  p arti c l e.     T he   t y p i c al   f l o w c ha r t  f or  th e  a l go r i thm   i s   s ho w n  i n   F i g ure  3.   P S O - P T S   tec h ni q ue   i s   i m pl em en ted   b y   c ha n gi ng   ph as e  f ac tor  c om bi na ti o n  b v   whi c h   us e d  as   po s i ti on   v ec tor.   E ac h   P T S   c an di da t e   x   i s   c on s i de r e d  as   a  pa r ti c l e  wi th  p os i ti on   v ec tor,  b v   ( v = 0,1 …. V - 1)   al on g  wi th  th e  v el oc i t y   v ec tor  i s   c ha ng e d  i s   c ha ng ed   to  g et   a  ne w   s ol ut i o n  or  P T S   c an di da te .  A   tr ue   s ol uti on   i s   the   on e  whi c h  us i ng   b v   ac hi ev es  de s i r ed  r el at i o n b et w e en   an d  l oc al   a nd  g l o ba l  o bj ec t i v e o f  th e a l go r i thm . p be s t  an d  g be s t  are  P A P R   v a l ue s   f or  a  s et  of   b v .  T he   i terati on s   en d  when   bo t h  the   v ar i ab l e  ac h i e v es   the  pre - de c i d ed   P A P R  thre s ho l d.  T he  ne w   v e l oc i t y  f or  i th  pa r ti c l e  i s  gi v e n  b y :     ( + 1 ) = . ( ) + 1 . 1 . (  ( ) − ( ) ) + 2 . 2 (  ( ) − ( ) )   ( 10 )     w he r e  a 1   an d   a 2   are  ac c el e r ati on  f ac tors  an d  c 1 , c 2   ar e  un i f orm l y   di s tr i bu t ed   r .v   i n [ 0,1 ]  an d   z   i s   r ep r es en t i ng   the   v e l oc i t y . N e w   po s i ti on   wi l l  b e:     , ( + 1 ) = , ( ) + ( + 1 )   (1 1 )           F i gu r e  3.  F l o w c ha r t f or P S O  al g orit hm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   P A P R a na l y s i s  of  O F D M  s y s tem  us i ng   A I b as ed   mu l ti pl e s i gn al . .. ( J y oti   S hu k l a )   2987   4. 2 .   P a r t icl e  A r t if ici al  B ee   Co lon y ( A BC) - P T S   T he   al go r i thm   c on tai ns   thr ee   d i s s i m i l ar  groups   of   b ee s :  “ em pl o y e d  be es ” ,  “ on l o ok er   be es ”   an d  “ s c ou t  b ee s ” .  T he   di f f erent  s ou r c es   he r e  are  m e m be r   o f   s ol uti on   s p ac e  an d  ne c tar  r ep r es en ts   f i tne s s .  A c c ordi ng   t o  th i s   a l go r i thm   i ni t i a l l y   a  r a nd om l y   d i s tr i b ute d   po pu l at i o n  i s   ge ne r ate d   w h i c h  r ep r es e nt  the   em pl o y ed   be es .  T he   e m pl o y ed   be es   ex ec ute   v ar i ou s   op erati on s   wi th   the   n ei g hb orhoo d  v a l u es   i n   s ee k i ng   the   be s t   v al u e.  If   th e  s o l ut i on   i n  th e  v i c i ni t y   i s   he al t hi er   tha n  the   i n i ti al l y   r ec ei v e d  on e,  the   ne w   s ol u ti o n  i s   a l l oc a ted   i n  pl ac e  of   the   f i r s t  on e.  W he n     the   en t i r e   s ea r c h  proc es s   o f   the   em pl o y e d  be e   i s   c on c l ud ed ,  t he y   di s tr i bu te   t hi s   i nf orm ati on   wi th   the   ne x t  s et   of   be es   i . e.  “ on l oo k er  be es .  T he   em pl oy e d   be e  t urns   to war ds   t he   f oo d  s ou r c e.     T he   go a l   i s   to   d i s c ov er  a   ph as e  v ec tor   w i t h  ex tr e m e  f i tne s s   v al ue ;   the   f i tn es s   f un c ti on   i s     gi v en   b y :        ( ) = 1 1 + ( ) ⁄   ( 10 )     w he r e  x j   i s   the   s ol ut i o n  pri m ed   i n  c on ti nu o us   s pa c e  an d  th en   tr an s f orm ed   i nto   di s c r ete   ph as e  v ec tor  s pa c e.   A l s o,   f ( x j )   r ep r es en ts   the   P A P R  v al u e.  W h en ev er  f i tne s s   i s   hi gh ,  P A P R  ha s   a  l o w   v a l ue .  A  c orr es po nd i n g f i tn es s   v al ue   of  th e  ph as e  v ec t ors  are c al c u l at ed ,  i f  th e  ol d  v a l ue  i s   l o wer   tha n  th e  ne w   v a l ue ,  t he n  t he   be e  m e m ori z es   the   n e w   p ha s e  v al u e.  T he   ne w   p ha s e  v ec t or  i s   c ho s en  b y :     = + ( − )   (1 1 )     w he r e  α j   i s   a  r an d om   nu m be r   ge ne r ate d  i n  th e  r a ng e  [ - 1, 1],   a nd   x p   i s   the   s ol ut i on   wi th i n    the   n ei gh b orho od   of   x j   th e   f i tne s s   v a l ue   i s   t he n  po ol e d  b y   th e  o nl oo k er  be es ,  wh en   th e  wor k   o f  em pl o y ed   b ee s   i s   f i ni s he d.  O nl o ok er  be es   m ov e  to w ards   ne w   f oo d  s ou r c es ,  ba s ed   on     the  k no w l e dg e  pro v i de d  to  t he m  b y   em pl o y e d b ee s , th r ou gh  a  f orm ul a:      = ( ) ∑ ( ) = 1 ⁄   (1 2 )     t he   o nl oo k er  be e  d em ea no r s   a  s ea r c h  i n  the   ne i gh bo r h oo d  of   the   f oo d  s ou r c e  c h o s en   b y   ( 12 )   t i l l   the  t hres ho l d  v a l ue .   A B C - P T S   i m pl e m en tat i o n   i s  s h o wn i n  Fig ure  4.   F i na l l y ,  when   t he   on l oo k er  be es   ac c om pl i s h  th ei r   tas k ,  the   em pl o y ed   be es   tr a ns form   to   s c ou t b ee s ,  i n  order  t o s ee k  ne w  f oo d s o urc es  r an do m l y , b y  t he  f ol l o wi ng  f or m ul a:     = min ( ) +  ( 0 , 1 ) ∗ ( ma x ( ) − min ( ) )   (1 6 )     where, ra nd  ( 0 ,1) i s  t he  r a n do m  nu m be r  wi th  a u ni f orm  di s tr i b uti on .     4. 3.   D if f er ent ial   E v o lut ion   ( DE ) - P T S   T he   DE   tec hn i q ue   t w i tc he s   wi th   a n  i n i ti al   s ol uti on   s et.   T he   DE   proc es s   us ua l l y   t hree   c hi ef   proc es s es :  i ni ti a l i z a ti o n,  m uta ti on   o pe r at i o n,  c r os s ov er  op erat i on ,  an d  s e l ec t i on   op erat i o n.     DE  i s   i m pl em ented as  per  f ol l o w i ng  bl oc k  dia gr am  s hown  i n F i g ur e 5 .       5 .  S i mu latio n s a n d   Result s    T he   s i m ul ati on s   ha s   be en   c arr i ed   ou t   i n  MA T LA B   f or   N= 12 8  f or  V = 8  s u b  b l oc k s   an d    4  ph as e  wei g hts   { 1 , , − 1 , − } .  Ma pp i ng   s c he m e  us ed   i s   B P S K ,   10 00   O F DM   s y m bo l s   ha v e   be en   us ed   f or  s i m ul ati on s .  R a y l i gh   f ad i ng   c ha nn e l   i s   u s ed   wi th  4  ta ps   f or  B E R  c al c ul at i o ns .     F i gu r e  6   ( a)  s ho w s   P A P R   r ed uc ti on   c a pa b i l i t i es   of   P T S ,  A B C - P T S   a nd   P S O - P T S   i n  ter m s     of   CCDF .   It  c l ea r l y   s ho w s   tha t  A B C  a nd   P S O - P T S   pe r f or m s   be tte r   tha n  c on v en ti o na l   o ne .     T he   P A P R   v al ue s   f or  A B C - P T S   are   i n  t he   r an g e  of   4 - 7   dB   wher e   as   f or  P S O - P T S   v al u e  m a y   go   up   to  9  d B   as   c om pa r ed   to  > 1 0  dB   f or  P T S .  F i gu r e  6  ( b)  c o m pa r es   the   P A P R  r e du c ti on   pe r f or m an c e  of   S LM ,  A B C - S LM   an d   P S O - S L M.  A ga i n,   th e  CCDF   c ur v es   are   pl ott ed   i t  i m pl i es   tha t,   th e  P A P R   v al ue s   f or  A B C - S LM   ar e  i n   th e  r a ng e   of   4 - 6 .8   d B   where   as   f or  P S O - S L M  v a l ue   m ay  go   up  t o 7 . 8 d B  as  c o m pa r ed  to  9. 4  dB  f or S LM .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em be r  20 19 :   29 8 3 - 2991   2988       F i gu r e   4.  Im pl em en ti ng   A B C - P T S  al g o r i t hm           F i gu r e   5.  Im pl em en ti ng   DE   al g orit hm       F i gu r e s   7   ( a)  an d  ( b)  s ho w s   B E R  pe r f orm an c e  of  A B C  a nd   P S O   i n  S LM   a n d  P T S   O F DM  s y s t em s   B E R  c urv e s   s ho w   s i m i l ar  pe r f or m an c e  an d  tr e nd   S LM   an d  P T S   ho w e v er  A B C  r es ul ts   i n  to  be tt er  B E R  v al u e  th an   P S O .   O v era l l ,   we  c an   s a y   t ha t  P A P R   p erf or m an c es   o f    the  op t i m i z ati on - ba s e d   m eth od s   ar e  g oo d   e no u gh   i n   prac ti c al   s c en ari os .  T ab l e   1  s um m ariz es   the   r es ul t   of   a bo v e   s tud y   f or  P T S   i t   c l e arl y   s h o w s   th at  f or  l o w er   nu m be r   of   i ter ati o ns   s i m i l ar  P A P R p erf or m an c e c an  be   ac hi e v e d.  T h i s   w i l l   l e ad  t o r ed uc ti on   i n c om pl ex i t y .   Redu c t i on   i n  i tera ti o ns   wi l l   r ed uc e  th e  nu m be r   of   c o m pl ex   ad d i t i o ns   an d     m ul ti pl i c a ti o ns   e.g .:   F or  4  s ub - bl oc k s   an d  4  p ha s e  w ei g hts   nu m be r   of   c o m pl ex   m ul ti pl i c a ti o ns   wi l l   be   =   4 (4 - 1) × 3 = 1 92 .  S i m i l arl y ,   nu m be r   of   c om pl ex   m ul ti pl i c ati on s   wi l l   be   =   19 2 .  H o w e v er,   the s es   v a l u es   wi l l   r ed uc e  to  18   a nd   9 9  f or  A B C  a nd   DE   ba s e d  P T S   m eth od s .  Ho w e v er,   f or   s i m i l ar c o m pl ex i t y  P A P R r e du c ti o n i n P S O   P T S  i s  be t t er.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   P A P R a na l y s i s  of  O F D M  s y s tem  us i ng   A I b as ed   mu l ti pl e s i gn al . .. ( J y oti   S hu k l a )   2989     ( a)       ( b)     F i gu r e   6 .  CC DF  c urv es  f or ( a) PT S , A B C - P T S  a nd   P S O - P T S   and     ( b) SL M , A B C - S LM   an d  P S O - S LM         ( a)       ( b)     F i gu r e   7 .   B E R  c om pa r i s on  of   ( a) AB C - S LM   an d  P S O - S LM   an d ( b) A B C - P T S  a nd  P S O - P T S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em be r  20 19 :   29 8 3 - 2991   2990   T ab l e 1 .  P A P R  an d  Ite r a ti o ns  f or Va r i ou s  O p ti m i z at i on  Me th od s   M e t h o d s   P A P R   I t e r a t ion s   P TS   9 . 5 5 4   64   ABC - P TS   7 . 6 7 5 2   6   DE - P T S   7 . 0 307   33   PSO - P TS   8 . 9 1 8 5   64       6.  Co n clus ion   Hi gh   P A P R  i s   on   of   th e  m a j or  c ha l l e ng es   4 th   g en e r ati on   O F DM  ba s ed   s y s te m s   are  f ac i ng ,  P T S   an d  S L M  are  t he   m os t  s ou gh t  di s tort i on l e s s   m eth od s   f or  P A P R  r ed u c ti on .  B ut  b oth   the   m eth od s   r eq u i r e  ex c es s i v e   s ea r c he s   to  f i n d  t he   o pti m u m   s i gn al   f or  tr an s m i s s i on .   Us i n g  A I  ba s ed   op t i m i z at i on   tec h ni q ue s   w e   c an   ac h i e v e  s i m i l ar  P A P R   r ed uc ti o n  at  r e du c e d  s ea r c he s   thi s   di r ec tl y   i m pa c ts   the   nu m be r   of   c om pu tat i on s   r eq u i r ed   i n  bo t h  t he   m eth od s .  I n  t hi s   pa p er  P S O ,   A B C  an d   DE   m eth od s   a r e  us ed ,  b ut  th e  a na l y s i s   c an   be   f urther  c arr i e d  ou t   f or  oth er  m eth od s   s uc h a s  bi og e og r ap h y ,  d i f f e r en ti a l  e v ol u ti o n a nd  o the r   op ti m i z at i o n m eth od s .       Ref er en ce s   [1 ]    Has a n   RJ ,  Ab d u l l a h   HN .  C o m p a r a ti v e   s tu d y   o f  s e l e c te d   s u b c a rr i e r  i n d e x   m o d u l a ti o n   O FDM   s c h e m e s .  TE L KO M NIKA   Te l e c o m m u n i c a ti o n   Com p u t i n g   El e c tro n i c s   a n d   Co n tr o l .   2 0 1 9 ;    1 7 (1 ) :  15 - 22 .   [2 ]    Sa h i n   A,   G u v e n c   I,   Ars l a n   H .  A  S u rv e y   o n   M u l ti c a rr i e r   Co m m u n i c a ti o n s :   Pro to ty p e   Fi l te rs ,  L a tt i c e   Stru c tu r e s ,   a n d   Im p l e m e n ta ti o n   As p e c ts .   IEEE  Com m u n i c a ti o n s   Su r v e y s   &   Tu t o ri a l s .  2 0 1 4 ;  16 ( 3 ) :  1312 - 1 3 3 8 .   [3 ]    J h a   US ,   Pra s a d   R.   O FD M   to w a rd s   Fi x e d   a n d   M o b i l e   Bro a d b a n d   W i re l e s s   Ac c e s s .  Norwo o d :  Arte c h   Hou s e ,  I n c .   2 0 0 7 .   [4 ]    Hao   J ,  W a n g   J ,  Pa n   C .  L o w   Com p l e x i ty   ICI  M i ti g a ti o n   fo r  M I M O - O FD M   i n   T i m e - Va ry i n g   Cha n n e l s .   IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n   Bro a d c a s ti n g .  2 0 1 6 ;  62 ( 3 ) :  7 2 7 - 7 3 5 .   [5 ]    Rah m a t a l l a h   Y ,  M o h a n   S .  P e a k - To - Av e ra g e   P o w e r  Rat i o   Red u c t i o n   i n   O FDM   Sy s te m s :   A  Su rv e y   and   T a x o n o m y .  IEEE  Com m u n i c a ti o n s  Su r v e y s  &  Tu to r i a l s .  2013 ;  15 ( 4 ) :  1 5 6 7 - 1 5 9 2 .    [6 ]    So h n   I,   K i m   SC .  Ne u ra l   Ne t w o rk   Ba s e d   Si m p l i fi e d   Cli p p i n g   a n d   Fi l te ri n g   T e c h n i q u e   f o r  PAPR   Red u c t i o n   o f  O FDM  Si g n a l s .   I EEE Co m m u n i c a ti o n s  L e t te rs .  2015 ;  19 ( 8 ) :  1 4 3 8 - 1 4 4 1 .   [7 ]    Ba i   G ,   Zh o n g   Z,   X u   R,  W a n g   G ,  Q i n   Z .  G o l a y   c o m p l e m e n ta ry   s e q u e n c e s   a n d   Ree d - M u l l e r   c o d e s   b a s e d   PAPR   r e d u c ti o n   fo r  r e l a y   n e t wor k s   wit h   s u p e r i m p o s e d   tr a i n i n g .  2 0 1 2   IEEE  1 1 th   In te rn a t i o n a l   Con fe re n c e   o n  Si g n a l  Pro c e s s i n g .   Be i j i n g .   2 0 1 2 ; 2 :  1 5 5 8 - 1 5 6 1 .   [8 ]    Sa b b a g h i a n   M ,  K w a k   Y ,  Sm i d a   B,  T a ro k h   V .  Nea r  S h a n n o n   L i m i t  a n d   L o w   Pe a k   to   Av e ra g e   Po w e r   Rat i o  T u rb o  B l o c k  Co d e d  OFD M .  IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n  Co m m u n i c a t i o n s .  2 0 1 1 ;  59 ( 8 ) :  2 0 4 2 - 2045 .   [9 ]    Dam a v a n d i   M G ,  Ab b a s fa r  A,  M i c h e l s o n   DG .  Pe a k   Po w e r  Red u c ti o n  o f  O FDM   S y s te m s   th ro u g h   T o n e   In j e c ti o n   v i a   Pa r a m e tri c   M i n i m u m   Cr o s s - En tro p y   M e t h o d .   IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n   Ve h i c u l a r   Te c h n o l o g y .  2 0 1 3 ;  62 ( 4 ) :  1838 - 1843 .   [1 0 ]    W a n g   W ,   H u   M ,  L i   Y ,  Zh a n g   H .  A   L o w - Com p l e x i ty   T o n e   In j e c t i o n   Sc h e m e   Ba s e d   o n   Dis t o rti o n   Si g n a l s   fo r  PAPR   Red u c ti o n   i n   O FDM   Sy s te m s .  IEEE   Tra n s a c ti o n s   o n   Bro a d c a s t i n g .  2 0 1 6 ;    62 ( 4 ) :  948 - 9 5 6 .   [1 1 ]    L i   B,  Hu  L ,  Y a n g   F,   Din g   L ,  S o n g   T .  To n e   r e s e r v a t i o n   r a ti o   o p ti m i z a ti o n   fo r   PAPR   re d u c ti o n   i n   O FDM   s y s te m s .  2 0 1 8   IEEE   W i r e l e s s   Co m m u n i c a ti o n s   a n d   Ne two rk i n g   Co n fe re n c e   ( W C NC ).   Ba rc e l o n a .   2018 :  1 - 6.   [1 2 ]    J i a n g   T ,  Ni  C,  Y e   C,  W u   Y ,   L u o   K .  A  Nov e l   M u l ti - Bl o c k   T o n e   Res e rv a ti o n   S c h e m e   fo r  PAPR   Red u c t i o n   i n  OQ AM - O FD M  Sy s te m s .  IEEE  T ra n s a c ti o n s   o n   Bro a d c a s t i n g .  2 0 1 5 ;  61 ( 4 ) :  717 - 722 .   [1 3 ]    Hu  M ,  L i   Y ,  W a n g   W ,   Z h a n g   H .  A  Pi e c e w i s e   L i n e a r   Com p a n d i n g   T ra n s fo r m   f o r  PAPR   Re d u c t i o n   o f   O FD M   Si g n a l s   w i th   Com p a n d i n g   Dis to rti o n   M i ti g a ti o n .  IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n   Bro a d c a s ti n g .  2014 ;  60 ( 3 ) :  532 - 5 3 9 .   [1 4 ]    Al i   N,  Al m a h a i n y   R,  Al - Sh a b i l i   A,  Al m o o s a   N,  Ab d - Al h a m e e d   R .  An a l y s i s   o f  i m p r o v e d   μ - l a w   c o m p a n d i n g   te c h n i q u e   f o r  O FDM   s y s te m s .  IEEE  Tr a n s a c ti o n s   o n   Con s u m e r  El e c tr o n i c s .  2017 ;  63 ( 2 ) :  126 - 1 3 4 .   [1 5 ]    G a o   S,  Z h a n g   M ,  Che n g   X .  Pre c o d e d   I n d e x   M o d u l a ti o n   f o r  M u l ti - In p u t  M u l ti - O u tp u t   O FDM .  IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n   W i re l e s s  Co m m u n i c a t i o n s .  2 0 1 8 ;  17 ( 1 ) :  17 - 2 8 .   [1 6 ]    W a n g   CL,   W a n g   SS,   Che n   H M .  An   i m p r o v e d   m e tr i c - b a s e d   a c ti v e   c o n s t e l l a ti o n   e x te n s i o n   s c h e m e   fo r   PAPR   re d u c ti o n   i n   O FDM   s y s t e m s .  2 0 1 6   W i re l e s s   T e l e c o m m u n i c a t i o n s   Sy m p o s i u m   ( W T S).  L o n d o n .   2016 :  1 - 4.   [1 7 ]    Dan g   L ,  L i   H,   G u o   S .  PAPR   re d u c ti o n   i n   O FDM   wit h   a c ti v e   c o n s t e l l a ti o n   e x te n s i o n   a n d   h a d a m a r d   tra n s f o rm .  2 0 1 7   1 3 th   IEEE  I n te rn a t i o n a l   C o n fe r e n c e   o n   I n te l l i g e n t  Co m p u te r  Co m m u n i c a t i o n   a n d   Pro c e s s i n g  (I CC P).  Cl u j - Na p o c a .   2 0 1 7 :  543 - 549.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼   P A P R a na l y s i s  of  O F D M  s y s tem  us i ng   A I b as ed   mu l ti pl e s i gn al . .. ( J y oti   S hu k l a )   2991   [1 8 ]    W o o   J Y ,  J o o   HS,  Ki m   KH,  No  J S,  Sh i n   D J .  PAPR   An a l y s i s   o f   Cla s s - II I  SL M   Sc h e m e   Ba s e d   o n   Va ri a n c e  o f  Corr e l a t i o n  o f  A l te rn a ti v e  OFDM  Si g n a l  Se q u e n c e s .  IEEE  Com m u n i c a ti o n s  L e tt e rs .  2 0 1 5 ;  19 ( 6 ) :  989 - 9 9 2 .   [1 9 ]    T a ş p ın a r  N,   Y ıl d ırı m   M .  A  Nov e l   Pa ra l l e l   Arti fi c i a l   Be e   Co l o n y   Al g o ri th m   a n d   It s   PAPR   Red u c ti o n   Pe rfo rm a n c e   Us i n g   SL M   Sc h e m e   i n   O FDM   a n d   M I M O - O FD M   Sy s te m s .   IEEE  Com m u n i c a t i o n s   L e tt e r s .  2 0 1 5 ;  19 ( 10 ) :  1 8 3 0 - 1 8 3 3 .   [2 0 ]    Ku   SJ .  Low - Com p l e x i ty   PT S - Ba s e d   Sc h e m e s   fo r  PAPR   Re d u c t i o n   i n   SFBC  M I M O - O FD M   S y s te m s .  IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n  Bro a d c a s ti n g .  2 0 1 4 ;  60 ( 4 ) :  6 5 0 - 6 5 8 .   [2 1 ]    Hou   J ,  Zh a o   X ,  G o n g   F,   Hui   F,   G e   J .   PAPR   a n d   PICR  Red u c t i o n   o f  O FDM   Si g n a l s   w i th   Cli p p i n g   Noi s e - B a s e d   T o n e   In j e c ti o n   Sc h e m e .   IEEE  Tr a n s a c t i o n s   o n   Ve h i c u l a r   Te c h n o l o g y .  2017 ;    66 ( 1 ) :  222 - 2 3 2 .   [2 2 ]    Ku   SJ .  Low - Com p l e x i ty   PT S - Ba s e d   Sc h e m e s   fo r  PAPR   Re d u c t i o n   i n   SFBC  M I M O - O FD M   S y s t e m s .  IEEE  Tra n s a c t i o n s  o n  Bro a d c a s ti n g .  2 0 1 4 ;  60 ( 4 ) :  6 5 0 - 6 5 8 .   [2 3 ]    Cho   Y J ,  Ki m   KH,  W o o   J Y ,  L e e   KS,  No  J S,  Sh i n   DJ .   L o w - C o m p l e x i ty   P T S  Sc h e m e s   Us i n g   Dom i n a n t   T i m e - Dom a i n   Sa m p l e s   i n   O FD M   Sy s te m s .  IEEE  Tra n s a c t i o n s   o n   Bro a d c a s t i n g .  2017 ;    63 ( 2 ) :  440 - 4 4 5 .   [2 4 ]    J o o   HS,  K i m   KH,  No  J S,  Sh i n   DJ .  New   P T S  Sc h e m e s   fo r  P APR  Red u c ti o n   o f  O FDM   Si g n a l s   w i th o u t   Si d e  I n fo rm a ti o n .   IEEE  Tra n s a c ti o n s   o n  Bro a d c a s t i n g .  2 0 1 7 ;   6 3 (3 ):  5 6 2 - 5 7 0 .   [2 5 ]    Hag ra s   EA ,  Fa t h y   SA,  El - M a h a l l a w y   M S .   G e n e ti c   a l g o r i th m - b a s e d   to n e - re s e r v a ti o n   f o r  PAPR   re d u c ti o n   i n   wav e l e t - O FDM   s y s te m s .   P ro c e e d i n g s   o f  3 3 rd   Nat i o n a l   Rad i o   Sc i e n c e   Con fe re n c e   (NR SC) .  2 0 1 6 :  223 - 2 3 2 .   [2 6 ]    L u o   R,   Z h a n g   C,   Niu   N,  L i   R .   A  L o w - Com p l e x i ty   PT S  Ba s e d   o n   G re e d y   a n d   G e n e ti c   A l g o ri th m   f o r   O FD M  Sy s te m s .  Ch i n e s e   J o u r n a l  o f  El e c tro n i c s .  2 0 1 5 ;  24 ( 4 ) :  857 - 8 6 1 .   [2 7 ]    Pra s a d   S ,  Ram e s h   J .  Pa r ti a l   tra n s m i t  s e q u e n c e   b a s e d   PAPR   re d u c t i o n   w i th   G A  a n d   PS O   o p ti m i z a ti o n   te c h n i q u e s .  2 0 1 7   In te r n a ti o n a l   Con fe r e n c e   o n   In n o v a t i o n s   i n   In fo r m a t i o n ,   Em b e d d e d   and  Co m m u n i c a ti o n  Sy s t e m s  ( ICII ECS).   Coi m b a to r e .   2 0 1 7 :  1 - 4.   [2 8 ]    T a ş p ın a r  N,   Y ıl d ırı m   M .  A  Nov e l   Pa ra l l e l   Arti f i c i a l   Be e   Co l o n y   Al g o ri th m   a n d   It s   PAPR   Red u c ti o n   Pe rfo rm a n c e   Us i n g   SL M   Sc h e m e   i n   O FDM   a n d   M I M O - O FD M   Sy s te m s .   IEEE  Com m u n i c a t i o n s   L e tt e r s .  2 0 1 5 ;   19 ( 10 ) :  1 8 3 0 - 1 8 3 3 .   [2 9 ]    Che n g   X ,  L i u   D,  Fe n g   S,  F a n g   H,  L i u   D .  A n   a rti fi c i a l   b e e   c o l o n y - b a s e d   SL M   s c h e m e   fo r  PAPR   re d u c ti o n   i n   O FDM   s y s t e m s .  2 0 1 7   2 nd   IEEE  In te r n a ti o n a l   C o n fe re n c e   o n   Co m p u t a ti o n a l   I n te l l i g e n c e   a n d  Ap p l i c a t i o n s  (I CC IA) .   Be i j i n g .   2 0 1 7 :  449 - 453.   [3 0 ]    G a rg   H .  An   e ff i c i e n t  b i o g e o g ra p h y - b a s e d   o p ti m i z a ti o n   a l g o ri th m   fo r   s o l v i n g   r e l i a b i l i ty   o p ti m i z a ti o n   p ro b l e m s .   Swarm  a n d  Ev o l u t i o n a ry  Co m p u ta ti o n .  2 0 1 5 ;  2 4 :  1 - 10.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.