Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   11 ,  No.   1 Febr uar 2021 , pp.  416 ~ 423   IS S N: 20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v11 i 1 . pp416 - 423          416       Journ al h om e page http: // ij ece.i aesc or e.c om   OFDM  PAPR r ed uction for im age transm i ssion usi ng impr oved  tone res ervati on       Z aina b No ori  Ghani m, Bu thaina  M. O mra   Depa rtment  o E le c troni c   and   Co m m unic at ion ,   Baghda d   Univ ersi t y ,   Ir aq       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec   30 , 201 9   Re vised  Jun   16 , 20 20   Accepte d Aug  10 , 20 20       High  pea to  av era ge   power  ra tion  (PA PR in  orthogona fr equenc y   divi sio n   m ult ipl exi ng  (O FD M)  is  an  i m p orta nt  probl em,  which  inc re ase   t he  cost  an d   complexi t y   of  hi gh  power  amplifi ers.   One  of  the  te chni qu es  used  to  red uc e   the   PA PR   in  OF DM   sy stem  is  th tone   rese rv at io m et hod  (TR).   I our  work  we  propose  m odifi ed  ton res erv ation  m et hod   to  dec r ea se  th e   PA PR   with   low  complexi t compare with  the   conve nti on al   TR  m et hod  b y   proc ess     the   high   and   lo amplit udes  at   the   sam ti m e.  An  image  of  si z 128×128   is  used   as  a   source   of  da ta   that  tr an sm it te using  O FD sy stem.   T he  proposed   m et hod  dec re ase   the   PA PR   b y   2d compare wit conve nt iona m et hod  with   kee ping  the   p e rform anc unch ange d.   The   p er form anc of  th proposed   m et hod  is  te ste with  seve ral  num ber of  s ubca rr i ers;  we  found  tha t     the   PA PR   is r ed uce as  th num ber   of   subca rri er s de creased.   Ke yw or d s :   OFDM   PA PR   TR   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  B Y - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   Zai nab No or Gh a nim   Dep a rtm ent o f El ect ro nic  and  Com m un ic at io E ngineeri ng,   Ba ghda d Un i ve rsity ,     Ba ghda d,   Ir a q .   Em a il zai nab noori 70@ya hoo.com       1.   INTROD U CTION   Or t hogonal  fr e qu e ncy  div isi on  m ulti plexing  ( OFDM)  is   te chn iq ue   us e to  tra ns m it   high  s pe e data.  The  c oncept  of   OFD is  the  sp rea ding  of  the  hi gh   s pee trans m itted  data  over  la rg nu m ber   of  su bc ar riers  [ 1].   T he   O F D M   s y s t em   c ov e r s   t he   r e q ui r e m en t s   f or   w i r e l e s s   im a ge   a nd   v i de c om m un ic a t i on   s e r vi c e s .   T he   i m a ge   ha s   bi s i z e   a nd   ne e ds   l on t im e   t tr a ns m i t   ov e r   w i r e l e s s   c ha nn e l   i O F D M   s y s t em   t he   t r a ns m i tt e im a ge   i s   ne e de t be   c o de d   by   t w t y pe s   of   c od i n g,   t he   f i r s t   i s   t he   s ou r c e   c od e   t o   r e du c e   r e du nd a nt   da t a   i t he   im a ge ,   de c r e a s i ng   t he   im a ge   s iz e   a nd   t r a nsm i s s i on   t im e ,   t he   s e c on d   i s   t he   c ha nn e l   c od e ,   w hi c i s   he l pf u l   f or   e r r or   de t e c t i on   a nd   c or r e c t i on   [ 2 - 4 ].   T he   pe a t a v e r a ge   po w e r   r a t i ( P A P R )   pr o vi de s   a   m e a s ur e   f or   t he   va r i a t i on   r a n ge   of   s i gn a l   po w e r .   The  P AP is   hi gh   i OF DM   because   the  nat ur of  m od ulat ion ,   w her e   m ul ti ple  sub car rier are  a dded  t og et her   to  f or m   the  tra ns m itted  sign a l.   These   la rg e   peaks  inc rease   the  pro bab il it of   le a ka ge  e nergy  to   the  ne ighbor   channel,  wh ic le ad  to  si gnal   disto rtion   in  the  outp ut   of   powe am pl ifie and   degra de  the  e rror   rate   perform ance  due  t o   the   syst e m   con strai nt  to   li m it ed  pea powe of  dyna m ic   ran ge   in   tr ansm itter  am pl ifie rs.  Th us a   la r ge  powe am plifie has   nee de d.  H ow e ve r,   i ncr ea sing  the  la rg e   powe in   am pli fier  not  only   re du c e s   the po wer ef fici ency b ut also  incr ease  the  am plifie c os t   si gnific antly  [ 5 6 ].   S e ve r a l  a pp r oa c he s  ha ve  be e n  i nt r od uc e d t o r e du c e  P A P R ,  b ut ,  t he s e   m e t ho ds  i nc r e a s e  t he   e xp e ns e   o f   t r a nsm it t e d   s i gna l   po w e r ,   de g r a de   t he   bi t   e r r or   r a t e ,   i nc r e a s e   t he   c om pu t at i on a l   c om pl e xi t y ,   a nd   l e a t l os s   of   da t a   r a t e ,   s o,   a   s y s t em   t r a de - of f   i s   pr e di c t e [ 7 ] .   O ne   c a di vi de   t he   m e th o ds   us e t r e du c e   t he   P A P R   of   a n   O F D M   s i gn a l   t f ou r   c a t e go r i e s :   i )   si gn a l   di s t or t i on ,   ii )   c od i ng   m e t hods ,   i i i )   pr ob a bi l i s ti c   ( s c r am bl i ng )   t e c hn i qu e s   a n d   i v)   p r e - di s t or t i on   m et ho ds   [ 8 9 ] .   T he   p r e - di s t or t i on   m e th o ds   a t t em pt   to   r e or i e nt   or   s pr e a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       OFDM PA PR  red uction f or  i mage  tr ansmis sion usi ng im prove to ne  re s ervati on  ( Za i nab N oori  Gha ni m )   417   t he   e ne r gy  of  d a t a  sym bo l .  T he  pr e - di s t or t i on  s c he m e s   i nc l ud e  t he  DF T  s pr e a di ng ,  p ul s e  s ha pi ng   or  p r e - c od i n a nd   c o ns t e l l a ti on   s ha pi n g.   T h e   t on e   r e s e r va t i on   ( T R )   i s   on e   e xa m pl e   of   c on s t e ll a ti on   s ha pi ng   m e t ho ds   [ 10 ].   T on e  R e s e r va t i on  t e c h ni qu e   h a s  ba s e on   r e s e r vi ng  s om e  t one s  t o r e du c e  P A P R .  T he   P A P R  re du c t i o n   am ou nt   de pe n d s   on   t he   nu m be r   of   t he   r e s e r v e t on e s   a nd   t h e i r   po s i t i on .   T he   pe r f or m a nc e   of   T R   a l s de pe nd s   on   t he   a m ou nt   of   c om pl e xi ty   a nd   r e s e r ve t o ne s   p o w e r .   T hi s   t e c hn i qu e   c a n   be   a pp l i e t e ve r y   t y pe   of   O F D M   s y s t em .   I t hi s   m e t ho d,   t r a ns m i s si on   of   s i de   i nf or m a ti on   i s   no t   ne c e s s a r y   a t   t he   r e c e i ve r   [ 1 1 ].   I t hi s   pa pe r   a im a ge   i s   us e a s   a   s ou r c e   o f   da t a ,   go o q ua l i ty   r e c e i ve im a ge   w i t P A P R   r e du c t i on   i s   t he   a im   of   t hi s   pa pe r .   T R   m e t ho i s   us e f or   P A P R   r e d uc t i on ,   ne w   p r o po s a l   i s   i nt r od uc e d   t i m pr ov e   t he   c l i pp i n ba s e T R   m e t ho d,  by   c l i pp i ng   t he   hi gh   a m pl i t ud e s   a nd   am pl i f yi ng   t he   l ow   am pl i t ud e s ,   t he   m e t ho a im s   t de c r e a s e   t he   nu m be of   i t e r a t i on s   w i t p a r a m et e r s   c ha ng e a bl e   a t   e ac i t e r a t i on .     M a ny   pa pe r s   w or k o n   T R   m et ho im pr ov e m e nt ,   w he r e  Ho r va t a nd   B ot l i m a de   op t im iz at i on   f or   T R   by   c ha ng i ng   c l i pp i ng   r a t i i e a c i t e r at i on   to   m a ke   li m it s   for   t he   pe a va l ue s .   I ou r   w o r k,   w e   m a ke   cl ip pi n g   f or   t he   m a x im um   va l ue s   a nd   am pl i f ic a ti on   f or   m i ni m um   va l ue s ,   t he   P A P R   r e du c t i on   i t hi s   w o r i n c r e a s e s   w i t i nc r e a s i ng   t he   nu m be r   of   i t e r a t i on s   bu t   i o ur   w o r t he   i nc r e a s i ng   of   nu m be r   of   i t e r a t i on   i s   no t     us e f ul   [ 1 2 ] .   A l i   e t   al .   de c r e a s e   t he   c om pl ex i t y   of   T R   t e c hn i q ue .   T he   P A P R   r e d uc t i on   i t hi s   w or i s   l e s s     t ha t ha t   i ou r   w or [ 1 3 ] .   A nt o no e t   al .   de c r e a s e   T R   c om pl e xi t y ,   by   r a nd om l y   ge ne r a t i on   of   di f f e r e nt   c om bi na t i on s  of   m a ni pu l a t i on  s ym bo l s ,  wh i c h l e a d t o t he  a dd i t i on a l  s ub c a r r i e r s ,  e qu a l l y  spa c e d o ve r  t he  s i gn a l   ba nd w i dt h.   T h e y   ne e on e   h un dr e i t e r a t i on s   i t he i r   w or k,   b ut   i ou r   w or k,   w e   ne e d   t hr e e   i t e r a ti on s   [ 1 4 ].  A bd e l a l i   e t   al .   m a ke   c om bi na ti on   of   T R   m e th o a nd   c l i pp i ng   m e t ho t i m pr ov e   P A P R   r e du c t i on .   T he y   ne e hi gh   nu m be r   o f   i t e r a t i on s   a nd   t he   bi t   e r r o r   r a t e   i s   m or e   t ha t ha t   i o ur   w or k   [ 1 5 ] .   S hi xi a L e t   al .   s u gg e s t     a   s l i di ng   w i nd ow ,   t on e   r e s e r va t i on   P A P R   r e du c t i on   t e c hn i qu e .   T he y   ne e f i f t y   i t e r a ti on s   t r e a c t go od   r e s ul t s   bu t   w e   ne e t hr e e   i t e r a t i on s   [ 1 6 ] .   T he   m od ific at ion   of  To ne   Re ser vation  m et ho to  re duce  P APR   rati with m ulti carrier non - ort hogo nal sig nal is i ntrod uced in  [1 7 ].     T he   or ga ni z a t io o f   t hi s   pa pe r   i s   a s   f ol l ow s a ov e r vi e w   o f   O F D M   s y s t em   a nd   P A P R   de f i ni t i on   ha s   i nt r od uc e i s e c t i on   2.   I s e c t i on   a n   e x pl a na t i on   f o r   t o n e   r e s e r va t i on   m e t ho w i l l   be   pr e s e nt e d.   S e c t i on   4   pr e s e nt s   t he   p r op os e a l go r i t hm .   P e r f or m a nc e   m e a s ur em en t s   i s e c t i on   5.   I s e c t i on   6   t he   s im ul at i on   r e s ul t f or   t he   us e t e c hn i qu e   w i l l   be   pr e s e nt e a n di s c us s e d.   F i na l l y ,   t he   c on c l us i on s   f o r   t he   us e t e c hn i qu e   ha s   s ho w i s e c t i on   7.       2.   OFD M SIG N AL  MO DEL  AND  PE AK T O AVER AGE  POWE R RAT IO  (P AP R)   An   OFDM  sys tem us ort ho gonal  a nd   i nd e pende nt  subca r riers,  w her t he   m od ulati on   process  ca be  easi ly   i m p l e m ented  us in si m ple  N - po i nt  inv er se  fast   Fo uri er  trans f or m   (I FFT)   operati on,  the  ou t pu sign al  is a  s umm at ion  of m odulate c om plex  ha rm on ic s [1 2 ]  that can  be  e xpress ed  as  [1 3 ,  1 8 ]:     ( ) = 1 2                                 0 1 = 0     ( 1)     w he re    is   the  da ta   sy m bo tra ns m itted  on  th   sub  ca rr ie r   the  subca rr ie r   ind e is  de no te by  a nd    is t he  sym bo l d ur at io n.    OFDM  syst em intr oduce   hi gh  P AP due   to  t he  us of  la r ge  nu m be of   subca rr ie rs  [1 9 ] for    co ntin uous   t i m baseb a nd  OFDM  s i gn a l,  the  def i niti on  of  P AP of  a ny  sig nal  i the  pro portion  of     the  m axi m u m   instanta neous   powe r   of  t he  sig nal  to   it m ean  po wer.  If  ( )   re presents  a   base ba nd  tra ns m it ted  OFDM si gnal , t hen      [ ( ) ] = | ( ) | 2 0           (2)     w he re,      is  the   ave rag e   po w er  of   ( )   w hic can  be  c om pute in   f reque nc do m ai be cause  IF F is    a unit ary tra ns f or m at ion   re presents the  usef ul du rati on of a n OF DM sym bo l [ 8 ].   The  c om ple m e ntary  c um ulativ distrib utio f un ct io (CCDF)  ha us ed   t descr i be  a   di stribu ti on  of    rand om   var ia ble  [ 1 1 ] The   di stribu ti on  of   P AP m ay   be  expresse in   te r m of   (CCDF ),  w hich  is  repre sents   the  prob a bili ty   that  the  P AP of   a OFDM  sy m bo exceed giv en  th res hold  P AP R0 wh ic is    denoted  as  [1 20 ] .      (   0 ) = (    >    0 )   =   1     (  0 )   ( 3)     The  CC DF   ha s   al so   us ed  to  e valuate  the  pe r form ance  of   PA PR  re du ct io in  OF DM  syst e m [1 20 ].   To ne  rese rv at i on   m et ho is  on of   t he  m a ny  te chn i qu e s,   wh ic ha ve  in tro du ce in  th li te ratur es  to   reduce     the  P AP of a n OF DM sig na l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol. 11,  No.  1,   Febr uar 2021 :    416   -   423   418   3.   TONE  RESE RVATIO N M ET HOD   In  TR  sc hem e s,  s om of   the   total   num ber   of  to nes     are  re s erv e as   pea reserve to ne (P RT s)   and   st or e in   the  reserve ton es  vecto r    =   { 0 , 1 , . . . ,   1 } wh e re    is  the  siz of   the  PRT  set .     W it TR  m et ho ds,  the  OFD k th  data  bloc    config ur e from   two  par ts the  peak   rese r ved   t ones  that  are  store in  the  P RTs an d de no t ed by     and the  unrese rv e t ones  , i.e.,   [1 3 2 1 ].      = +          = 0 , 1 , 2 , , 1   (4)     Ther e   are  dif fe ren t m et ho ds f or  t on e  r ese r va ti on  tech nique,  k er nel  base a nd cli pp i ng b as ed  TR m et ho ds ha ve   exp la ine d bel ow.     3.1.     Kernel   b as ed  (TR - K ) me thod   T his  m et ho create ref e r ence  kernel  ve ct or   wh ic is  an  im pu lse   functi on  has  FFT  siz e ,     in  the  kernel  vecto the  rese rv e to nes  pos it ion will   set   to  one,  a nd  al oth e val ues  are  up dated  t zero.    The  kernel  will   update  with  sing le   pea and  al the  othe sam ples  would  be  ze ro,  but  this  is  im pr act ic al   because   of  the  lim it ed  band width I ev e ry  it erati on     the  m a xim u m   a m pl itu de    of  O FD M   sign al     and   it s   po sit io   has  to  be  fou nd.  Th po sit io of  th m axi m al   a mp li tud of   th kernel  vect or   i ci rcu la rly   sh i ftin to  the  posit io     ,   the  a dd i ng  of  kernel  ve ct or   to  t he  ori gin al   in p ut  re du ce the  pea to  pr e viou sl determ ined  wa nted  cl ip pi ng level. T he foll owin e qu at io ns wil l ex plain t he  m e tho d:     + 1 = ( )      (5)     = ( ) (  )     (6)     w he re     is  the  cl ipp in am pli tud a nd  ( )   is  th ci rcu la rly   s hi fted  ke r nel,  th en  the   P AP value  is   cal culat ed  [12 , 2 2 ].     3.2.   Clippi n g based  ( T R - C)  meth od   T his  m et ho is  sho wn  in   Fi gure  1.  I cl ip ping  m et ho d,  ge ner at e si gn al     is  s ubtra ct ed  f r om    the origi nal OF DM sym bo :     =       (7)     w he re       = { ,                                           | | <   ( ) , | |    (8)       is  the  cl ipp ed  sign al   a nd   t he  m axi m u m   cl ip ped   sig nal  is    ( )   is  the  phase  of  I the  fr e qu ency   do m ai n:       =      ( )      (9)     = { ,  0 ,                (10)     w he re     is  the  m at rix  of   t he  po sit io ns   of   cl ipp e sig nals  ( 0 ).    is  the  sam as    m at rix  i   the cli pped  sig nal posit io a nd  will  b e ze ro in th e  o t her p osi ti on s.     = IFFT ( )           (11)     + 1   =     +   µ                  ( 12)     The  cl ip ped   si gn al     is  add e to  the  ori gin a OF DM  sig na with  weig ht  par am et er  µ  and   t his   op e rati on  is   re peated   f or  se ve ral  it erati ons  un ti m ini m um   PA PR  is  obta ined   for  t he   res ulti ng  si gnal     the sym bo   de note s fo eac it erati on [1 2 , 2 2 ].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       OFDM PA PR  red uction f or  i mage  tr ansmis sion usi ng im prove to ne  re s ervati on  ( Za i nab N oori  Gha ni m )   419       Figure  1.  Bl oc diag ram  o T R - C o rigin al  m et hod       4.   PROP OSE D ALGO RITH M   The  pro po se work  does   not  need  any  proce ssing  at   the  rec ei ver   as   the  or i gin al   TR,   but  we  im pr ove   the  TR _C  m eth od   by   cl ip ping  t he  m axim u m   peak of  or i gin al   sig nal  w hich   exc eed   a   lim i te    le vel  a nd   a m plify t he  lo west  values o f or i gin al  sig nal  wh ic a re lowe tha a  lim it ed  level   , s ee Fi gure  2.           Figure  2. Bl oc k diag ram  o pro posed  TR - C       = { ,           < <  ,                                        <   ,                                        >           ( 13)     Wh e re  α   is  factor   m or than  one  m ulti pli ed  with  the  or i gin al   sig nal  to  a m plify  the  low  le vels,  ꞵ  is  factor  le ss  than  m ulti plied  with   the  or igi nal  sign al   to  m ini m iz the  high   le vels  of   sig nal,  by  this  m et ho   the  m axi m u m   i m ini m iz ed  w it kee ping  t he   ave rag e   va lue o f   the overall  m essages  cl ose   to  t he  or i gin al  v al ue   and  m ini m iz ing   PAPR se ( 2).  In  this   te ch nique     an    a re   cha nged   in   ea ch  it erati on,   th ei values  are  rati of  the   la rg e st  sig nal      wh ic is   cal le      T he  va l ues  of  α   a nd    are   al so  ch an ged  in   ea c it erati on . Fo ur  cases can  b e  obtai ned b c ha ng i ng     , α and  ꞵ:   1)   Ca se1:  decr ea sing  α   by  ( 1 + 0 . 1  0 . 1 )   with  inc reasi ng     by ( ( 0 . 1 )  ) in   the   ot her  side   decr easi ng ꞵ  by   ( 1 0 . 1 )   with  i ncr easi ng     by ( ( 0 . 5 + 0 . 1 )  ) .   2)   Ca se2:  i ncr ea sing  α   by   ( 1 + 0 . 1 )   with   dec reasi ng  by ( ( 0 . 5 0 . 1 )  ) in   the   ot her  si de   decr easi ng ꞵ  by   ( 1 0 . 1 )   with i ncr easi ng     by ( ( 0 . 5 + 0 . 1 )  ) .   3)   Ca se3:  decr ea sing  α   by  ( 1 + 0 . 1  0 . 1 )   with  inc reasi ng     by ( ( 0 . 1 )  ) in   the   ot her  side   increasin g ꞵ  by  ( 0 . 5 + 0 . 1 )   with  d ec reasi ng     by ( ( 1 0 . 1 )  )   4)   Ca se4:  inc rea sing  α   by  ( 1 + 0 . 1 )   with  decr easi ng   by ( ( 0 . 5 0 . 1 )  ) in   the  oth e si de   increasin g ꞵ  by  ( 0 . 5 + 0 . 1 )   with  d ec reasi ng   by ( ( 1 0 . 1 )  )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol. 11,  No.  1,   Febr uar 2021 :    416   -   423   420   Wh e re  t he  m a xim u m   nu m ber   of   it erati ons   is     and    is  the  it erati on  num ber ( = 1 , 2 , ,  ) At  eac it erati on   the  outp ut    is  ob ta i ned   as  i ( 14),  it   is  saved   in  ta ble  wi th  it PA PR  value,   t hen   t he  outp ut   with  m ini m u m  v al ue  of P AP R i s t aken in t his tec hn i qu e       =     +   µ        (14)       5.   PERFO R MANC ME ASU REME NTS   The  tra ns m it ted   data  in  this  pap e is  im age.  Me asu rem ent for  c hec king  the  recei ved   i m age  qual it has  oft en  us ed peak   si gn al   t noise   rati ( PSN R an m ean  square er ror  (MSE of  the  dec oded  re cei ve i m age ar e m ea su re d wit h res pe ct  to  the  trans m itted one as  foll ows:     MSE = 1 MN | X 1 ( i , j ) X 2 ( i , j ) | 2 N j = 1 M i = 1       (15)     w he re   M   an a re  the   im age  ve rtic al   an horizo ntal  dim ensio ns ,   1   an 2    are  the   tra ns m i tt ed  an receiv e i m ages r espect ively , MSE is a  m et ric u sed  to m easur e the  a m ou nt  of  e rro rs  in the rece iv ed  im age w it resp ec t   to the t ran sm it t ed on e . PSNR  m easur es t he p recisi on of im a ge deco ding,  bet te i m age qu al it y PSNR is  gr eat er   than   20dB  [ 23 - 25 ].      PSNR = 10 log 10 ( 2 55 2 MS E )      (16)       6.   SIMULATI O N AND  RES U LT S     In   t his  w ork  c olored  im age  of  Len na  with  s iz 128× 128  is   us e d,   the   im a ge  is  co de us ing   H uffm an  so urce  co de  a nd  BC cha nne cod e,  a nd   tra ns m itted  ov e OFDM  syst e m   with  par am et ers  sho wn   in  Ta ble  1,  unde a dd it ive  wh it Gaussi an  noise ( A WGN c hannel . Mat - la 20 18 a  is  use in  the  sim ul at ion .       Table  1.   Param et ers  use d i si m ula ti on   Na m e  of  Par a m ete rs   Valu e   Sy ste m   OFDM   Mod u latio n   1 6 QAM   Nu m o f  su b carr ie r s   6 4  to 1 0 2 4   Ban d  width   2 0 MHz   Nu m o f  sy m b o ls   4 9 1 5 2   Valu e of  µ   - 1       CC DF   is  c om pu te f or   t he  tra ns m itted  OFD sign al   with ou a ny  P AP reducti on  a nd  is  com par e with  CC DF   of  OFDM  sign al   with  co nv e ntio nal  TR  te chn iq ue  an the  CC DF   of  sig nal  w it the  four   cas es  of  pro po se TR  te chn i qu (F F T   siz e =256),  se Figure  3,  f rom   this   figu re  t he  P AP is  re du ce a bout  2dB  f or  pro po se TR  with  res pect  to  the  P AP of  FFT  si gn al   without  any  P AP re duct ion,  the  PAPR   is  si m i la r   a m on t he  f our  cases  of  pro pose TR,  it   is  cl ear  that  the  pro po se TR  PA PR  with  M i =3  re du ce  t he  PA P R   m or e than   fo c onve ntion al  T R wit h   M i = 10 .   In   the  oth er  si de  the  CC DF   and   bit  err or  a re  com pu te a nd   c om par ed  f or   the  sig nal  with  dif fer e nt  su bc ar riers  num ber the  first   case  of   pro po sed  TR  is  com pu ti ng  with  M i= 3 T he  CC D of   t he  sig nal   with  diff e re nt  num ber   of  subc a rr ie rs  is  show in   Figure  4,  f rom   this  figu re  we  fin that  t he  P AP re duced  as     the  num ber   of   su ca rr ie rs  in creased T he  bi err or  f or   the m   is  sh own  in   Figure  5,  f rom   this  figu re  we  f i nd   that t he  la r ge r nu m ber   of s ubcarriers  h a s the  less BER  at th e sam sign al  to no ise  r at io  (SNR).   The  CC DF   of  the  OFDM  si gn al   with   pro p ose TR  fi rst   case  a nd  FF siz e =2 56  ar sho wn  a nd   com par ed  i Fi gure  for  tw diff e re nt  m axi m u m   nu m ber   of   it erati ons   f or   Mi = a nd    Mi =5,   f ro m   th fig ur e   we  ca see  t hat   the  P AP R re duct io with   Mi =5  is  m or tha the   P AP R re du ct io with Mi =3  by  a sm a ll   value,  at   the  sam t i m the  BER =1. 0173e - 05  at   S NR=1 0dB  f or   Mi =3,   but  the  BER =3.051 8e - 05   at   SN R= 10dB  f or   Mi =5,  the  BE R for   Mi =5  is  worse t han that  for  Mi = 3 by a  sm a ll  v al ue.     The  propose TR  (f irst  case   and   Mi = 3)   is   us e to  reduc the  PAPR   f or   Le nna  im a ge  w hich  i s   transm itted  wit OFDM.  T he  or i gin al   a nd  th receive im a ge  a re  s how i Fi gure  for  diff e re nt  num ber of   su bc ar riers  with  S NR=1 0dB.   The  receive i m age  with  FF siz e=2 56,  but  f or   dif fer e nt   values   of  S N are   sh ow i Fi gure  8.   From   Figu re   7,  we  fou nd  t hat  im age  transm itted  with   hi gh e num ber   of  sub   car rier ha s   the  bette pea sign al   to  no is rati (P S NR) and   f r om   Fig ur we  show   that  the  i m age  at   s m al le st   SN has   the sm al le st PS NR.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       OFDM PA PR  red uction f or  i mage  tr ansmis sion usi ng im prove to ne  re s ervati on  ( Za i nab N oori  Gha ni m )   421       Figure  3. CC D F of  P AP R  for  OFDM si gnal   with  four cases  of  pro posed  TR P AP reducti on   or i gin al   OFD M si gn al   with out P AP reduc ti o   and w it h o rigi na l TR - C m et ho d       Figure  4. CC D F of  P AP R  for  OFDM si gnal   with  pro po se d TR  f i rst case a nd  dif fer e nt num ber     of subca rr ie rs           Figure  5. BER   of the  OFDM s ign al   with  pro pose TR f or   dif fer e nt  n um ber   of car riers           Figure  6. CC D F of  P AP R  for  OFDM si gnal   with  pro po se d TR  for t w o diff e rent   m axi m u m  n um ber     of it erati on s         (a)     (b)     (c)     Figure  7. Len na   i m age: o ri gina l and recei ved i m age w it h dif fer e nt FFT si ze , ( a )   Or i gin al  i m age   (b)   S NR=1 0 d B, FFT  size= 64, PS NR=4 6 , ( c )   S NR =1 0 dB , F FT  size= 12 8. PS NR=7 1.5       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol. 11,  No.  1,   Febr uar 2021 :    416   -   423   422     (a)     (b)     (c)     Figure  8. The  re cei ved   Len na im age w it h dif fer e nt S NR , ( a )   SN R= 10 d B , FFT si ze= 256,  PSN R= 71.5   ( b )   S NR=8   dB ,  FF siz e=2 56,  PSNR= 20. 7147 , ( c )   S NR=6   dB , F FT  size= 256, P SN R= 13. 5189       7.   CONCL US I O N     Fr om   the  sim ulati on   res ults,  on e   can   c on cl ud e that  cl ip pi ng   t he  high  a m pl it ud es  a nd  am plifyi ng    the  lo am plitu de le ad  t re du ce   the  num ber   of  it erati ons   com par ed  wit the   co nventi on al   TR  m et ho a nd   enh a nce  t he  overall   syst em   perform ance.  The  propose m et ho is  a ppli ed  in  t his  pap e on   t he  i m age  transm issi on ; t his m et ho ca n al so  a ppli ed o a no t her data  su c as s peec h or vi deo tran s m iss ion .       REFERE NCE S   [1]   H.  Ait - Saadi e al . ,   PA P Reduc ti on  for  OFDM  Signal Based  on  Se lf - Adapti v Multi popul at ion  D al gorit hm ,   In ter nati onal  Journ al  of  Elec tri cal   and  Computer  E ngine ering   ( IJE CE) vol.  7,   no .   5,   pp.   2651 - 266 0 ,   Oct  2017.   [2]   M .   C h a n d r a et  a l. I m a g e   T r a n sm i ss i o n   t h r o u gh   W i r e l e s s   C h a n n el:   A   r e v i e w ,   I E E E   1 s t   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   I n t e l l i g e n t   C o n t r o l   a n d   E n e r g y   S y s t e m s D e l h i ,   I n d i a p p .   1 - 4 ,   2016 .   [3]   N.  F.  Solim an ,   et   al.,   Robust  Im age   Tra nsm iss ion  with  OF DM  over   an  AW G Channe l ,   28t Nati onal  Radio  Sci en ce Conf ere nce ,   Eg y p t,  pp.   1 - 8,   2011 .   [4]   T.   W eni sch,   et   al . ,   Com bine Err or  Corre c ti n and  Com pre ss ing  Codes, ”  IE EE   Inte rnat iona Symposium  on   Information  The ory ,   W ashingt on   DC,  US A,  2001 .   [5]   M.  D.  Roz ai ni e al.,   Media co deword  shift  (M CS te chni qu fo PA PR   red uct io with  low  complexi t y   in  OF DM   s y stem,   Int ernati onal  Journal  of  El ectric al  an Computer  En gine ering  ( IJE C E) vol.   9,   no.   6,   pp.   4882 - 4888,   2019.   [6]   M.  I.   Yous sef,   et a l.,  Im age   m ult ipl exi ng  using r e sidue   num ber   s y stem c oding  ove MIM O - O FD M   comm unic at ion   s y stem,   Int ernati onal  Journal  of  El ectric al  an Computer  En gine ering  ( IJE C E) ,   v ol.   9,   no.   6,   pp.   4815 - 4825,   2019.   [7]   M .   M .   M o w l a   an d   S .   M .   M .   H as a n ,   P e r f o rm a nc e   I m p r o v e m e n o f   P AP R   R e d uc t i o n   f o r   O F DM   S i g n a l   i n   L T E   S y s t e m ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   W i r e l e s s   &   M o bi l e   N e t w o r k s ,   v o l .   5 ,   n o .   4 ,   p p .   3 5 - 4 7 ,   2 0 1 3 .   [8]   Y .   S .   C h o ,   e t   a l . ,   M IM O   O FD M   w i r e l e s s   c o m m un i c a t i o n s   w i t h   M a t l a b ,   J o h n   W i l e y   &   S o ns ,   2 0 1 0 .   [9]   C .   C h o u d h a r a n d   V .   G u p t a ,   A   S t u d y   o f   P e r f o r m a n c e   E n h a n c e m e n t   S c h e m es   f o r   M u l t i c a r r i e r   T r a n s m i ss i o n ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u ter   A p p l i c a t i o n s , v o l .   6 8 ,   n o .   5 ,   p p .   5 0 - 5 4 ,   2013.   [10]   K .   K .   S e n   a n d   V .   s a h u ,   P AP R   R e d u c t i o n   U si n g   P T S   w i t h   D C T   S L M   T e c h n i q u e ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t e r   N e t w or k   a n d   S e c u r i t y ,   v o l .   1 ,   p p .   2 7 - 2 9 ,   2 0 1 4 .   [11]   K.  Mhatre   and  U.  P .   Khot,   Eff ic i ent   Select ive   Mapping  PA PR   Reduc ti on  Tech nique ,   Proce d i compute science vol.   45 ,   pp .   620 - 527,   2015 .   [12]   B .   H o r v a t h   a n B .   B o t l i k ,   Op t i m i z a t i o n   o f   T o n e   R e s e r v a t i o n - B a s e d   PA PR   R e d u c t i o n   f o r   O FD M   S y s t e m s ,   R A D I O E N G I N EER I N G ,   v o l .   2 6 ,   n o .   3 ,   p p .   791 - 797,   2017.   [13]   M .   A l i e t   a l . ,   P AP R   a n d   B E P e r f o rm a n c e s   of   O FD S y s t e m   w i t h   N o v e l   To n e   R e s e r v a t i o T e c h n i q u e   O v e r   F r e q u e n c N o n - S e l e c t i v e   F a d i n g   C h a n n e l ,   A d v a n c e s   i n   S c i e n c e ,   T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e r i n g   S y s t e m s   J o u rn a l   v o l .   4 ,   n o .   1 ,   p p .   2 2 5 - 2 3 0 ,   2 0 1 9 .   [14]   E .   O .   A n t o n o v ,   e t   a l . ,   R e d u c e d   C o m p l e x i t y   T o n e   R e s e r v a t i o n   P eak - to - A v e r a g e   Po w e r   R a t i o   R e du c t i o n   A l g o r i t hm   f o r   S E F DM   S i gn a l s ,   39  Inte rnational   Confe re nce   on  Tele com municat ions  and  Signal   Pro ce ss ing  (TSP) ,   Vienna ,   Aus tri a,   pp .   445 - 448,   2016 .   [15]   H.  Abdela li,   et   a l. ,   N e w   T e c h n i q u e   C om b i n i n g   th e   T o n e   R e s e r v ati o n   M e t h o d   w i th   C l i p p i n g   T e c hn i q u e   t o   R e d u c t h e   P e a k - to - A v er a g e   P o w e r   R a t io ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C om pu t e r   E n g i n e e r i n ( I J E C E) ,   v o l .   8 ,   n o .   6 ,   p p .   5 2 1 5 - 5 2 2 6 ,   2018.   [16]   S .   L u ,   e t   a l . ,   S l i d i n g   W i n d ow   T o n e   R e s e r v a t i o n   T e c h n i q u e   f o r   t h e   P e a k - to - A ve r a g e   P o w e r   R a t i o   R e d u c t i o n   o F B MC - OQ AM   S i g n a l s ,   I E E E   W i r e l e s s   C o mm un i c a t i o n   L e t t e r s ,   v o l .   1 ,   n o .   4 ,   p p .   2 6 8 - 2 7 1 ,   2012.   [ 1 7]   D .   C .   N g u y e n ,   e t   a l . ,   T h e   E f f e c t i v e n e s s   o f T o n e   R e s e r v a t i o n   M e th o d   f o r   P e a k - to - A v e r a g e   P ow e r   R a t i o   R e d u c t i o n   o f   S E F DM   S i g n a l w i t h   O p t i m a l   E n v e l o p e s ,   2019  I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n P h o t o n i c s ,   p p .   1 6 5 - 168,   2019.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       OFDM PA PR  red uction f or  i mage  tr ansmis sion usi ng im prove to ne  re s ervati on  ( Za i nab N oori  Gha ni m )   423   [18]   A.  La hc en,   et   al .,   L o w   C om p u tat i o n   C o m p l e x i t y   P T S   S c h e m e   fo r   PA PR   R e d u c tio n   o f   M IM O - OF DM   S y s t e m s ,   10 th   Int ernati ona Conf ere nce i n t erdisci pli nari ty i engi n ee ring   ( INTER - ENG  201 6 ) vol.   181 ,   pp .   876 - 883,   2017 .   [19]   P.  P.  Ann  and   R.   Jos e Com p ari son  of  PA PR   Reduc t ion  Tec hnique in  OF DM   sy st ems , ”  20 16  Inte rnationa l   Confe renc on   C omm unic ati on  a nd  Elec troni cs  S yste ms   ( ICCES) ,   pp.   1 - 5,   2016.   [20]   M.  H.  Aghdam   and   A.  A.  Sha rifi ,   PA PR   red uct ion  in  OF DM   sy st ems An   eff icient   PTS   a pproa ch  base on  par ticle sw arm opt imiza t ion,   IC T E xpre ss vo l. 5 ,   pp .   178 - 181 ,   2 019.   [21]   S.  Vanga la   and  A.  Sundru,  Ove rla pped  Sca li ng  Tone   Reser va ti o m et hod  for  P A PR   Reduc ti on  in   OF D M/OQ A M   S y stems ,   6th  I nte rnational   Co nfe renc On  Ad vanc es  In  Comp uti ng  &   Comm u nic ati ons ,   ICAC 2016 Cochi n ,   India,   Proce d ia compute sci ence ,   vo l.   93,   pp.   63 2 - 638,   2016 .   [22]   M.  Mrou´ e,   et   a l. ,   Perform anc e   and  Im ple m e. n t at ion  Eva lu at io n   of  TR  PA PR   Reduc t ionMet hod for  DV B - T2,   Inte rnational   Jo urnal  of  Dig it al   Mult imedi a   Bro adcasti ng vol .   2 010,   pp .   1 - 10 ,   2 010.     [23]   I.   Deve l ia   and   Y.  Kaba l ci ,   Propos al   of  an  ex per imental  data   and  image  tr a nsm ission  sy ste m   and  it spos sible  appl i ca t ion  for  r emote  m onit orin sm art   grids,   J ournal  of  App li e Re search   and  Technol ogy ,   vol .   15,   pp .   303 - 31 0 ,   2017.   [24]   Uzm a,   e a l.,   MIM O - O FDM  Based  Secur e   and  Robust   Co m m unic at ion  S y stem  for  IOT  D rive He al th ca r e ,   Inte rnational   Jo urnal  of Re ce nt   Technol ogy   and  Engi ne ering  ( IJ RTE) ,   vol. 7, no. 6,  pp.   1208 - 122 1,   2019 .   [25]   R.   Muthi y a ,   e t   al . ,   Ps eudor a ndom   Noise  Sequenc of  Digital  W at ermarki n Algorit him  base on  Discre t e   W ave le t Tra nsf orm   Us ing  Medic al  Im age , ”  The   Inte rnat ional   A rab  Journal  of   I nformation  Tech nology ,   vol .   15 ,   no.   4 ,   pp .   769 - 7 76,   2018 .         BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Z aina Noori  G han im   was  born  in  Baghd ad,  Ira q,   on  Jul y   16,   19 70.   She  r ecei ved   the  B. Sc.   and   M.Sc.   degr e es  in   el ectroni cs  and  comm unic at ion  engi ne eri ng  fro m   the   Univer sit y   of  Baghda in  1992  and  1999,   respe ctively .   From   1992  to  1999   she  worked  as  an  engi ne er  in  e le c troni cs  an d   comm unic at ion  engi ne eri ng  d ep art m ent   in  th Univer sit y   of   B aghda d.   From   1999  to  2011   she  worked  as  an  assistant   lectur e and  from   2011  she  worked  as  le ct ur er  in   el e ct roni cs  an d   comm unic at ion engi ne eri ng  d ep art m ent   in the   U nive rsit y   of  B ag hdad.         Bu thain Mosa  Omr an   was  born  in  Baghda d,   Ira q,   on  Octobe 12,   1974.   She  rec ei ved    the   B. Sc.   and  Ph.D.  in  el ec troni cs  and  comm unic at ion  engi nee ring  from   Univer sity   of  Baghda in  1996  and  2007,   respe ct ive ly ,   and  rec ei ved  the   M.Sc.   degr ee   in  Modern  comm unic at ion  from   the   Nahra i Univer sity   in  2000.   She  worked  in  the   fie ld  of  Sate ll it Com m unic at ion  in    Al - Bat ta ni  Com pany /Mini stry   of  Scie nce and  Te chnol ogy   from   (2001 - 2003),   and  worked  in    the   fie ld  of  Optic al   Com m unic at ions  in  Al - Raz Com pany Ministry   of  Industry   from     (2001 - 20 03).   Since   2000  she  works   as  le ct ure in  el ec troni cs  and  comm unic at ion  engi nee ring  depa rtment  in  the   unive rsity   of  Bahghda d.   From   2018  ti ll   now,  she  is  the   hea of  the   el ec troni cs  and  comm unic at ion  engi nee ring  depa rtment  in  the   unive rsity   of  Baghda d.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.