クレストファクター

クレストファクターとは、交流や音波などの波形における、ピーク値と実効値の比率を示すパラメータです。言い換えれば、クレストファクターは波形のピークの極端さを表します。クレストファクターが1の場合は、直流や方形波のようにピークがないことを示します。クレストファクターが高いほどピークが多く、例えば音波はクレストファクターが高くなる傾向があります。

クレストファクターとは、波形のピーク振幅を波形の実効値で割った値である。

ピーク対平均電力比（PAPR）は、ピーク振幅の二乗（ピーク電力）を実効値の二乗（平均電力）で割ったものです。^{[ 1 ]}これはクレストファクターの二乗です。

デシベルで表した場合、クレストファクターとPAPRは等価です。これは、デシベルが電力比と振幅比に対して計算される方法の違いによるものです。

クレストファクターとPAPRは無次元量です。クレストファクターは正の実数として定義されますが、市販製品では2:1のように2つの整数の比として表されることもよくあります。PAPRは信号処理アプリケーションで最もよく使用されます。電力比であるため、通常はデシベル（dB）で表されます。テスト信号のクレストファクターは、スピーカーのテスト規格においてかなり重要な問題であり、この文脈では通常dBで表されます。^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

最小のクレストファクターは1、1:1、または0  dBです。

この表は、正規化された波形の値を示しています。すべてのピーク値は1に正規化されています。

注：

1. QPSK、QAM、WCDMAで規定されているクレストファクターは、信頼性の高い通信に必要な典型的なファクターであり、理論上のクレストファクター（実際にはもっと大きくなる可能性がある）とは異なります。

多くの変調技術は、一定のエンベロープ変調、すなわち最小のクレストファクターである1:1を実現するように特別に設計されている。

一般的に、クレストファクターが小さい変調方式は、クレストファクターが大きい変調方式よりも毎秒伝送されるビット数が多い傾向があります。その理由は次のとおりです。

1. どの線形増幅器にも「ピーク出力電力」というものがあり、これは線形範囲内に留まりながらサポートできる最大瞬間ピーク振幅のことである。
2. 信号の平均電力は、ピーク出力電力をクレストファクターで割った値である。
3. 1秒あたりに送信されるビット数（平均）は、送信される平均電力に比例する（シャノン・ハートレーの定理）。

直交周波数分割多重(OFDM) は非常に有望な変調技術ですが、おそらく最大の問題はクレス​​トファクターが高いことです。^{[ 14 ] [ 15 ]} OFDM に対して多くのクレストファクター低減技術 (CFR) が提案されています。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}クレストファクターの低減により、同じハードウェアで毎秒より多くのビットを送信できるシステム、またはより低電力のハードウェア (したがって、電気料金の低減^{[ 19 ]}とハードウェアの低価格化) で同じビットを毎秒送信できるシステム、またはその両方が実現します。長年にわたり、通信システムの PAPR を低減するために、数多くのモデル駆動型アプローチが提案されてきました。近年、エンドツーエンド通信ネットワークの継続的な研究の一環として、PAPR 低減のためのデータ駆動型モデルの検討への関心が高まっています。これらのデータ駆動型モデルは、高い PAPR によって生じる課題に効果的に対処するための革新的なソリューションと新たな研究の道筋を提供します。 ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• 電気工学― 交流電力波形の品質を記述するために
• 振動解析 -ベアリングの衝撃摩耗量を推定するため^{[ 22 ]}
• ラジオおよびオーディオエレクトロニクス -信号チェーンに必要なヘッドルームを推定するため^{[ 23 ] [ 24 ]}
  • 音楽のクレストファクターは大きく異なります。処理済みのミックスの典型的な値は 4〜8 程度（これは12〜18 dBのヘッドルームに相当し、通常はオーディオレベルの圧縮を伴います）、未処理の録音の場合は 8〜10 （18〜20 dB）です。^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}
• 生理学-いびきの音を分析するため^{[ 29 ]}

• クリッピング（信号処理）
• 形状（電子機器）

• ピーク対平均比の定義– ATIS（Alliance for Telecommunications Industry Solutions）通信用語集 2K
• クレストファクターの定義– ATIS（Alliance for Telecommunications Industry Solutions）通信用語集 2K
• OFDMシステムのピーク対平均電力比（PAPR） - チュートリアル