波高係数

波高率は、交流電流や音などの波形のパラメータであり、ピーク値と実効値の比率を示します。言い換えると、波高率は波形のピークがどの程度極端であるかを示します。波高率 1 は、直流電流や矩形波などのピークがないことを示します。波高率が高いほどピークがあり、たとえば音波は波高率が高くなる傾向があります。

波高係数は、波形のピーク振幅を波形の RMS値で割ったものです。

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RMS値の二乗（平均電力）で割ったものです。^[1]これは波高係数の二乗です。

デシベルで表すと、波高率と PAPR は同等になります。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によるものです。

したがって、波高率とPAPRは無次元量です。波高率は正の実数として定義されますが、市販製品では2つの整数の比率（例：2：1）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。これは電力比であるため、通常はデシベル（dB）で表されます。テスト信号の波高率は、スピーカーテスト規格では非常に重要な問題であり、この文脈では通常dBで表されます。^[2]^[3]^[4]

最小可能な波高係数は 1、1:1、または 0 dB です。

例

この表は、いくつかの正規化された波形の値を示しています。すべてのピーク振幅は 1 に正規化されています。

注:

QPSK、QAM、WCDMA に指定されている波高係数は、信頼性の高い通信に必要な一般的な係数であり、より大きくなる可能性がある理論上の波高係数ではありません。

波高率の低減

多くの変調技術は、一定のエンベロープ変調、つまり最小の波高係数 1:1 を実現するように特別に設計されています。

一般的に、波高係数が小さい変調技術は、波高係数が大きい変調技術よりも 1 秒あたりに多くのビットを送信します。その理由は次のとおりです。

どのような線形増幅器にも「ピーク出力」があります。これは、線形範囲内にとどまりながらサポートできる最大瞬間ピーク振幅です。
信号の平均電力は、ピーク出力電力を波高率で割ったものです。
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します（シャノン・ハートレーの定理）。

直交周波数分割多重方式(OFDM) は非常に有望な変調技術ですが、おそらくその最大の問題は高い波高係数です。^[14]^[15] OFDM には多くの波高係数低減技術 (CFR) が提案されています。^[16]^[17]^[18]波高係数を低減することで、同じハードウェアで 1 秒あたりのビット数を増やすか、より低電力のハードウェア (したがって、電気代^[19]が安く、ハードウェアが安価) で同じビット数を送信するか、またはその両方を実現できるシステムが得られます。長年にわたり、通信システムにおける PAPR を低減するためのモデル駆動型アプローチが数多く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調査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 によってもたらされる課題に効果的に対処する革新的なソリューションと新しい調査方法を提供します。データ駆動型技術を活用することで、研究者は電力利用を最適化することで通信ネットワークのパフォーマンスと効率を向上させることを目指しています。 ^[20]

波高率低減法

波高係数を低減する方法としては、ピークウィンドウ処理、ノイズシェーピング、パルス注入、ピークキャンセルなどさまざまなものがあります。

アプリケーション

電気工学— 交流電力波形の品質を記述する
振動解析 -ベアリングの衝撃摩耗量を推定するため^[21]
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^[22]^[23]
- 音楽の波高率は大きく異なります。処理されたミックスの典型的な値は4～8（12～18dB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 （18～20dB）です。^[24]^[25]^[26]^[27]
生理学-いびきの音を分析するため^[28]

参照

参考文献

^ 「ワイヤレス 101: ピーク対平均電力比 (PAPR)」。
^ JBLスピーカー電力要件は、 IEC規格268-5を適用しており、最近60268-5に名称が変更されました。
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^ 音響波高因子分析により口蓋のいびきが特定される

一般的な

この記事には、連邦規格 1037Cのパブリックドメインマテリアルが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日にオリジナルからアーカイブされました。( MIL-STD-188 をサポート)。

外部リンク

ピーク対平均比の定義 – ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions) 通信用語集 2K
波高係数の定義 – ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions) 電気通信用語集 2K
OFDM システムのピーク対平均電力比 (PAPR) - チュートリアル

[1] 「ワイヤレス 101: ピーク対平均電力比 (PAPR)」。

[2] ^ JBLスピーカー電力要件は、 IEC規格268-5を適用しており、最近60268-5に名称が変更されました。

[3] AES 2-2012 規格、付録 B (参考) クレストファクター、2013 年 2 月 11 日印刷版の 17 ～ 20 ページ

[4] 「Dr. Pro-Audio」、パワーハンドリング、さまざまなスピーカー規格の概要

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[6] ジャック・パリコット;ルエ、イヴ。シングルキャリア変調における電力比の定義と分析(PDF)。 IETR/スペレック - レンヌキャンパス。 p. 2.

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[27] サウンドシステムのレベルコントロールの設定: 最も高価なシステムでも、間違った設定では、正しく設定された安価なシステムほどのパフォーマンスは得られません。

[28] 音響波高因子分析により口蓋のいびきが特定される