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Factor de cresta

El factor de cresta es un parámetro de una forma de onda , como la corriente alterna o el sonido, que muestra la relación entre los valores pico y el valor efectivo. En otras palabras, el factor de cresta indica qué tan extremos son los picos en una forma de onda. El factor de cresta 1 indica que no hay picos, como en una corriente continua o una onda cuadrada . Los factores de cresta más altos indican picos; por ejemplo, las ondas sonoras tienden a tener factores de cresta altos.

El factor de cresta es la amplitud máxima de la forma de onda dividida por el valor RMS de la forma de onda.

La relación de potencia pico a potencia media ( PAPR ) es la amplitud de pico al cuadrado (que da la potencia pico ) dividida por el valor RMS al cuadrado (que da la potencia media ). [1] Es el cuadrado del factor de cresta.

Cuando se expresan en decibeles , el factor de cresta y la PAPR son equivalentes, debido a la forma en que se calculan los decibeles para las relaciones de potencia frente a las relaciones de amplitud .

Por lo tanto, el factor de cresta y la PAPR son cantidades adimensionales . Si bien el factor de cresta se define como un número real positivo , en los productos comerciales también se expresa comúnmente como la relación de dos números enteros, por ejemplo, 2:1. La PAPR se utiliza principalmente en aplicaciones de procesamiento de señales. Como es una relación de potencia, normalmente se expresa en decibelios (dB) . El factor de cresta de la señal de prueba es una cuestión bastante importante en los estándares de prueba de altavoces ; en este contexto, generalmente se expresa en dB. [2] [3] [4]

El factor de cresta mínimo posible es 1, 1:1 o 0 dB.

Ejemplos

Esta tabla proporciona valores para algunas formas de onda normalizadas . Todas las magnitudes de pico se han normalizado a 1.

Notas:

  1. Los factores de cresta especificados para QPSK, QAM y WCDMA son factores típicos necesarios para una comunicación confiable, no los factores de cresta teóricos que pueden ser más grandes.

Reducción del factor de cresta

Muchas técnicas de modulación han sido diseñadas específicamente para tener una modulación de envolvente constante , es decir, el factor de cresta mínimo posible de 1:1.

En general, las técnicas de modulación que tienen factores de cresta más pequeños suelen transmitir más bits por segundo que las técnicas de modulación que tienen factores de cresta más altos. Esto se debe a que:

  1. cualquier amplificador lineal dado tiene cierta "potencia de salida pico", es decir, cierta amplitud de pico instantánea máxima posible que puede soportar y aún permanecer en el rango lineal;
  2. La potencia media de la señal es la potencia de salida máxima dividida por el factor de cresta;
  3. El número de bits por segundo transmitidos (en promedio) es proporcional a la potencia promedio transmitida ( teorema de Shannon-Hartley ).

La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) es una técnica de modulación muy prometedora; quizás su mayor problema sea su alto factor de cresta. [14] [15] Se han propuesto muchas técnicas de reducción del factor de cresta (CFR) para OFDM. [16] [17] [18] La reducción del factor de cresta da como resultado un sistema que puede transmitir más bits por segundo con el mismo hardware, o transmitir los mismos bits por segundo con hardware de menor potencia (y, por lo tanto, menores costos de electricidad [19] y hardware menos costoso), o ambas cosas. A lo largo de los años, se han propuesto numerosos enfoques basados ​​en modelos para reducir la PAPR en los sistemas de comunicación. En los últimos años, ha habido un creciente interés en explorar modelos basados ​​en datos para la reducción de la PAPR como parte de la investigación en curso en redes de comunicación de extremo a extremo. Estos modelos basados ​​en datos ofrecen soluciones innovadoras y nuevas vías de exploración para abordar los desafíos que plantea la alta PAPR de manera efectiva. Al aprovechar las técnicas basadas en datos, los investigadores apuntan a mejorar el rendimiento y la eficiencia de las redes de comunicación optimizando la utilización de energía. [20]

Métodos de reducción del factor de cresta

Existen varios métodos para la reducción del factor de cresta, como la ventana de pico, la modelación de ruido , la inyección de pulsos y la cancelación de picos.

Aplicaciones

Véase también

Referencias

  1. ^ "Conceptos básicos de conectividad inalámbrica: relación potencia pico/potencia promedio (PAPR)".
  2. ^ Requisitos de potencia de los altavoces JBL, que aplican la norma IEC 268-5, recientemente renombrada como 60268-5
  3. ^ Norma AES 2-2012, Anexo B (Informativo) Factor de cresta, págs. 17-20 en la edición del 11 de febrero de 2013
  4. ^ "Dr. Pro-Audio", Manejo de potencia, resume los distintos estándares de altavoces
  5. ^ abcd "Valores RMS y promedio para formas de onda típicas". Archivado desde el original el 23 de enero de 2010.
  6. ^ Palicot, Jacques; Louët, Yves. DEFINICIONES Y ANÁLISIS DE RELACIONES DE POTENCIA EN MODULACIONES ÚNICA PORTADORA (PDF) . IETR/Supélec - Campus de Rennes. pag. 2.
  7. ^ abc "Lea steer_rf_chapter1.pdf". Archivado desde el original el 22 de marzo de 2016. Consultado el 11 de diciembre de 2014 .
  8. ^ "Transición de transmisores a COFDM". Archivado desde el original el 21 de agosto de 2009. Consultado el 17 de junio de 2009 .
  9. ^ ab R. Wolf; F. Ellinger; R. Eickhoff; Massimiliano Laddomada; Oliver Hoffmann (14 de julio de 2011). Periklis Chatzimisios (ed.). Mobile Lightweight Wireless Systems: Second International ICST Conference, Mobilight 2010, 10-12 de mayo de 2010, Barcelona, ​​España, Documentos revisados ​​seleccionados. Springer. pág. 164. ISBN 978-3-642-16643-3. Recuperado el 13 de diciembre de 2012 .
  10. ^ Teoría y aplicaciones del ruido del amplificador operacional Archivado el 30 de noviembre de 2014 en Wayback Machine - 10.2.1 Ruido rms versus PP
  11. ^ Capítulo 1 Ruido filtrado de paso bajo de primer orden: "La desviación estándar de un voltaje de ruido gaussiano es el valor cuadrático medio o rms del voltaje".
  12. ^ Ruido: Preguntas frecuentes - "Teóricamente, el ruido tiene una distribución ilimitada, por lo que debería tener un factor de cresta infinito"
  13. ^ Mediciones, análisis e instrumentación de telecomunicaciones, Kamilo Feher, sección 7.2.3 Ruido de factor de cresta finito
  14. ^ "Reducción del factor de cresta de una red OFDM/WiMAX".
  15. ^ "Técnicas de modulación de factor de cresta bajo para multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM)" Archivado el 29 de agosto de 2017 en Wayback Machine .
  16. ^ R. Neil Braithwaite. "Reducción del factor de cresta para OFDM mediante degradación selectiva de subportadoras" Archivado el 6 de agosto de 2018 en Wayback Machine .
  17. ^ KT Wong, B. Wang y J.-C. Chen, "Reducción de PAPR OFDM mediante conmutación de subportadoras nulas y subportadoras de datos", Electronics Letters, vol. 47, núm. 1, págs. 62-63, enero de 2011. Archivado el 23 de septiembre de 2015 en Wayback Machine .
  18. ^ SC Thompson, "Modulación de fase OFDM de envolvente constante", tesis doctoral, UC San Diego, 2005.
  19. ^ Nick Wells. "DVB-T2 en relación con la familia de estándares DVB-x2" Archivado el 26 de mayo de 2013 en Wayback Machine. Cita: "las técnicas que pueden reducir la PAPR, ... podrían resultar en un ahorro significativo en los costos de electricidad".
  20. ^ Huleihel, Yara; Ben-Dror, Eilam; Permuter, Haim H. (2020). Diseño de forma de onda de baja PAPR para sistemas OFDM basados ​​en autocodificador convolucional . Conferencia internacional IEEE 2020 sobre redes avanzadas y sistemas de telecomunicaciones (ANTS). págs. 1-6.
  21. ^ "¿Qué es el "factor cresta" y por qué se utiliza?" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de septiembre de 2011. Consultado el 7 de marzo de 2006 .
  22. ^ Análisis del factor de cresta para el procesamiento de señales complejas Archivado el 27 de abril de 2006 en Wayback Machine.
  23. ^ Simulación PAPR para 64QAM
  24. ^ Definición del factor de cresta — Referencia de audio profesional AES
  25. ^ "Prácticas de nivel en audio digital". Archivado desde el original el 18 de junio de 2009. Consultado el 11 de octubre de 2009 .
  26. ^ Estructura de ganancia: configuración de los niveles del sistema Archivado el 28 de septiembre de 2007 en Wayback Machine , Mackie Mixer Tips
  27. ^ Configuración de los controles de nivel del sistema de sonido: El sistema más caro configurado incorrectamente nunca funcionará tan bien como un sistema económico configurado correctamente.
  28. ^ Ronquidos palatinos identificados mediante análisis del factor de cresta acústica

General

Dominio público Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de MIL-STD-188 ).

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