峰均比,或稱峰值因數(shù)(crest factor),簡(jiǎn)稱PAR(peak-to-average ratio),或叫峰均功率比(簡(jiǎn)稱PARR,peak-to-average power ratio)。
先說定義:峰均比是一種對(duì)波形的測(cè)量參數(shù),等于波形的振幅除以有效值(RMS)所得到的一個(gè)比值。
對(duì)這個(gè)定義還有一種理解:峰值的功率和平均功率之比。
這里先了解峰值功率:很多信號(hào)從時(shí)域觀測(cè)并不是恒定的包絡(luò),而是如下面圖所示:

峰值功率既是只以某種概率出現(xiàn)的肩峰的瞬時(shí)功率。通常概率取為0.01%。
平均功率是系統(tǒng)輸出的實(shí)際功率。
在某個(gè)概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為某個(gè)概率下的峰均比,比如 [email protected]%,各種概率的峰均比就形成了CCDF曲線(互補(bǔ)累積分布函數(shù))。
在概率為0.01%處的PAR,一般稱為CREST因子。
峰均比的兩種應(yīng)用
我的認(rèn)識(shí),峰均比的應(yīng)用有兩種:
1、在射頻中用來評(píng)價(jià)器件非理想線性帶來的影響。
峰均比可以用來評(píng)價(jià)器件(基帶DAC和RF的HPA)非理想線性帶來的影響,所以在實(shí)際中峰均比越大的信號(hào),在應(yīng)用相同非線性器件時(shí)需要引入越大的功率回退。但在實(shí)際中信號(hào)中可能有很多小于峰值的次峰,峰均比不能表示出來,但是略小于峰值的次峰,那么非線性對(duì)信號(hào)的畸變影響并不大。當(dāng)然,PAPR 只是一個(gè)簡(jiǎn)單的指標(biāo),并不能完全確定信號(hào)受非線性的影響。邏輯上用幅度的概率分布應(yīng)該會(huì)更精確一些,但是實(shí)際應(yīng)用會(huì)很麻煩。
2、在調(diào)整方式上的不同,這里基本的先了解單載波和多載波。
對(duì)于單載波和多載波的峰均比是有些不同的:
正弦波(單載波)有峰均比一說。這個(gè)比值是峰值功率跟均值功率的一個(gè)比,是時(shí)間域測(cè)量結(jié)果。既然是時(shí)域的結(jié)果,就一定要附上采樣時(shí)間。比如正弦波,你關(guān)心它的一個(gè)周期內(nèi)的特性,在一個(gè)周期采很多點(diǎn),那得到數(shù)據(jù)就會(huì)有峰均比。如果關(guān)心幾個(gè)周期,每個(gè)周期只有一個(gè)點(diǎn),那么結(jié)果就是沒有峰均比。平時(shí)在通信里面的峰均比都是取寬帶信號(hào),也就是關(guān)心多個(gè)周期的數(shù)據(jù)。那么在多個(gè)正弦波(多載波)時(shí)候,由于相位影響,周期與周期間功率是不一樣的,也就會(huì)出現(xiàn)峰均比。一般不太關(guān)心一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)功率變化。
對(duì)于IQ調(diào)制信號(hào),我們通常測(cè)一個(gè)或幾個(gè)slot的能量,多個(gè)chip的數(shù)據(jù),也是時(shí)域測(cè)量。這是在一定采樣時(shí)間上面得到的,不太關(guān)心,某個(gè)chip的電壓變化。
這是一些其他的理解:
信號(hào)峰均比是時(shí)域測(cè)量的結(jié)果,在一個(gè)寬帶信號(hào)里存在多個(gè)周期的時(shí)域信號(hào),那么不論是恒包絡(luò)信號(hào)還是非恒包絡(luò)信號(hào),在一個(gè)甚至多少周期之內(nèi)由于相位變化而引起功率輸出變化.根據(jù)各種調(diào)制信號(hào)的特征其輸出峰值功率跟均值功率的比值也不同.
但是對(duì)于一個(gè)寬帶信號(hào)而言,其某一時(shí)域內(nèi)的整個(gè)頻帶的輸出功率還是存在差異的,而一般需要統(tǒng)計(jì)PAR指標(biāo)的系統(tǒng)均為多載波信號(hào):
例如OFDM信號(hào),在子載波數(shù)目很多的情況下,PAR能高達(dá)十幾個(gè)DB;對(duì)多載波的WCDMA系統(tǒng),在其高線性要求時(shí)也會(huì)有高PAR指標(biāo)。
其特性主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)線性度的考量。
如恒包絡(luò)調(diào)制,峰均比為0dB.
單載與多載的峰均比。前者是與調(diào)制方式有關(guān),也與數(shù)據(jù)源有關(guān),強(qiáng)調(diào)的是調(diào)制方式本身。面后者主要是載波數(shù)量有關(guān),強(qiáng)調(diào)的是多載之間的相位關(guān)系。
還有,不能混淆多載與寬帶之間的關(guān)系。
寬帶不一定多載,如WCDMA,單載就3.84MHz,而OFDM中單載15KHz,因此WCDMA單載帶寬相當(dāng)于OFDM多載的帶寬。
外加書上的理解:
小結(jié):由于OFDM發(fā)射端功率放大器的非線性,高的峰均功率比會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的頻譜擴(kuò)展,同時(shí)降低了放大器的工作效率。
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