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

峰值功率既是只以某種概率出現的肩峰的瞬時功率。通常概率取為0.01%。
平均功率是系統輸出的實際功率。
在某個概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為某個概率下的峰均比,比如 PAR=9.1@0.1%,各種概率的峰均比就形成了CCDF曲線(互補累積分布函數)。
在概率為0.01%處的PAR,一般稱為CREST因子。
峰均比的兩種應用
我的認識,峰均比的應用有兩種:
1、在射頻中用來評價器件非理想線性帶來的影響。
峰均比可以用來評價器件(基帶DAC和RF的HPA)非理想線性帶來的影響,所以在實際中峰均比越大的信號,在應用相同非線性器件時需要引入越大的功率回退。但在實際中信號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,那么非線性對信號的畸變影響并不大。當然,PAPR 只是一個簡單的指標,并不能完全確定信號受非線性的影響。邏輯上用幅度的概率分布應該會更精確一些,但是實際應用會很麻煩。
2、在調整方式上的不同,這里基本的先了解單載波和多載波。
對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。這個比值是峰值功率跟均值功率的一個比,是時間域測量結果。既然是時域的結果,就一定要附上采樣時間。比如正弦波,你關心它的一個周期內的特性,在一個周期采很多點,那得到數據就會有峰均比。如果關心幾個周期,每個周期只有一個點,那么結果就是沒有峰均比。平時在通信里面的峰均比都是取寬帶信號,也就是關心多個周期的數據。那么在多個正弦波(多載波)時候,由于相位影響,周期與周期間功率是不一樣的,也就會出現峰均比。一般不太關心一個周期內的信號功率變化。
對于IQ調制信號,我們通常測一個或幾個slot的能量,多個chip的數據,也是時域測量。這是在一定采樣時間上面得到的,不太關心,某個chip的電壓變化。
這是一些其他的理解:
信號峰均比是時域測量的結果,在一個寬帶信號里存在多個周期的時域信號,那么不論是恒包絡信號還是非恒包絡信號,在一個甚至多少周期之內由于相位變化而引起功率輸出變化.根據各種調制信號的特征其輸出峰值功率跟均值功率的比值也不同.
但是對于一個寬帶信號而言,其某一時域內的整個頻帶的輸出功率還是存在差異的,而一般需要統計PAR指標的系統均為多載波信號:
例如OFDM信號,在子載波數目很多的情況下,PAR能高達十幾個DB;對多載波的WCDMA系統,在其高線性要求時也會有高PAR指標。
其特性主要是對整個系統線性度的考量。
如恒包絡調制,峰均比為0dB.
單載與多載的峰均比。前者是與調制方式有關,也與數據源有關,強調的是調制方式本身。面后者主要是載波數量有關,強調的是多載之間的相位關系。
還有,不能混淆多載與寬帶之間的關系。
寬帶不一定多載,如WCDMA,單載就3.84MHz,而OFDM中單載15KHz,因此WCDMA單載帶寬相當于OFDM多載的帶寬。
外加書上的理解:
小結:由于OFDM發射端功率放大器的非線性,高的峰均功率比會導致信號的頻譜擴展,同時降低了放大器的工作效率。
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