对峰均比的一些理解

 

峰均比，或称峰值因数

(crest factor)

，

简称

PAR

（

peak-to-average 

ratio

）

，或叫峰均功率比

(

简称

PARR,peak-to-average power ratio)

。

 

先说定义：峰均比是一种对波形的测量参数

,

等于波形的振幅除以有效值

(RMS)

所得到的一个比值。

C=

rms

peak

x

x

|

|

 

对这个定义还有一种理解：峰值的功率和平均功率之比。

 

这里先了解峰值功率：很多信号从时域观测并不是恒定的包络，而是如下面

图所示：

 

 

峰值功率既是只以某种概率出现的肩峰的瞬时功率。通常概率取为

0.01%

。

 

平均功率是系统输出的实际功率。

 

在某个概率下峰值功率跟平均功率的比就称为某个概率下的峰均比，比如

PAR=9.1@0.1%,

各种概率的峰均比就形成了

CCDF

曲线（互补累积分布函数）

。

 

在概率为

0.01%

处的

PAR,

一般称为

CREST

因子。

 

 

我的认识，峰均比的应用有两种：

 

1

、

 

在射频中用来评价器件非理想线性带来的影响。

 

2

、

 

在调整方式上的不同，这里基本的先了解单载波和多载波。

 

（

1

）峰均比可以用来评价器件

(

基带

DAC

和

RF

的

HPA)

非理想线性带来的影

响，

所以在实际中峰均比越大的信号，

在应用相同非线性器件时需要引入越大的

功率回退。

但在实际中信号中可能有很多小于峰值的次峰，

峰均比不能表示出来，

但是略小于峰值的次峰，那么非线性对信号的畸变影响并不大。当然，

PAPR

 

只

是一个简单的指标，

并不能完全确定信号受非线性的影响。

逻辑上用幅度的概率

分布应该会更精确一些，但是实际应用会很麻烦。

 

（

2

）对于单载波和多载波的峰均比是有些不同的：

 

正弦波

（单载波）

有峰均比一说。

这个比值是峰值功率跟均值功率的一个比，

是时间域测量结果。既然是时域的结果，就一定要附上采样时间。比如正弦波，

你关心它的一个周期内的特性，

在一个周期采很多点，

那得到数据就会有峰均比。

如果关心几个周期，

每个周期只有一个点，

那么结果就是没有峰均比。

平时在通

信里面的峰均比都是取宽带信号，

也就是关心多个周期的数据。

那么在多个正弦

波（多载波）时候，由于相位影响，周期与周期间功率是不一样的，也就会出现

峰均比。一般不太关心一个周期内的信号功率变化。

 

对于

IQ

调制信号，我们通常测一个或几个

slot

的能量，多个

chip

的数据，

也是时域测量。这是在一定采样时间上面得到的，不太关心，某个

chip

的电压

变化。

 

 

 

这是一些其他的理解：

 

信号峰均比是时域测量的结果

,

在一个宽带信号里存在多个周期的时域信号

,

那么不论是恒包络信号还是非恒包络信号

,

在一个甚至多少周期之内由于相位变

化而引起功率输出变化

.

根据各种调制信号的特征其输出峰值功率跟均值功率的

比值也不一样

. 

但是对于一个宽带信号而言

,

其某一时域内的整个频带的输出功率还是存在

差异的

,

而一般需要统计

PAR

指标的系统均为多载波信号

: 

例如

OFDM

信号

,

在子载波数目很多的情况下

,PAR

能高达十几个

DB

；

对多载波

的

WCDMA

系统，在其高线性要求时也会有高

PAR

指标。

 

其特性主要是对整个系统线性度的考量。

 

如恒包络调制，峰均比为

0dB. 

 

单载与多载的峰均比。前者是与调制方式有关，也与数据源有关，强调的是

调制方式本身。面后者主要是载波数量有关，强调的是多载之间的相位关系。

 

还有，不能混淆多载与宽带之间的关系。

 

宽带不一定多载，如

WCDMA

，单载就

3.84MHz

，而

OFDM

中单载

15KHz, 

因此

WCDMA

单载带宽相当于

OFDM

多载的带宽。

 

 

外加书上的理解：

 

 

小结：由于

OFDM

发射端功率放大器的非线性

,

高的峰均功率比会导致信号的

频谱扩展

,

同时降低了放大器的工作效率。