【光电通信】什么是OFDM峰均比与削峰？

来源:今日光电发布时间:2023-02-164845浏览

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什么是波峰因子减少CFR?

波峰系数削减CFR (Crest Factor Reduction)，简称削峰，是目前无线通信系统中最基本的构建块之一。
什么是“削峰”，或者说削什么峰？
这需要从OFDM调制的时域基带波形说起。
如果是OFDM调制的时域基带波形。

从上述时域信号的波形可以看出，信号的最高峰值与平均幅度之间有巨大的差距，用专业术语说，就是峰均比（峰值/均值）比较高。

“削”的就是信号中的峰值，尽量是信号均匀分布，峰均比（峰值与均值）要尽量小。

峰均比C：PAR（Peak to Average Rate）

为什么要削峰？

（1）这与OFDM调制有关，OFDM多址调制技术，有内在的峰均比较高的特点。

至于为什么会出现这种现象，主要是由于OFDM的时域信号，是所有子载波时域信号的叠加，如果某一时刻，正好是所有子载波的时域信号值都为正或都为负，这时候的峰值就比较大，而大部分时间，各个子载波的幅度有正有负，基本上稳定在一定的数值上，这个数值就是均值。

（2）峰均比高容易信号的峰值工作在功率放大器的非线性区域，“削峰”可以使基带信号调制后，工作在功率放大器的线性区域。

（3）通过削峰，使得信号，尽可能的工作在功率放大器接近非线性的区域，提高功率放大器的效率。CFR 可用于缩小一个传输信号的动态范围，以便用于传输该信号的放大器能够尽可能的工作在其线性区间。

打个比方，南京早晚高峰在路上行驶的车辆为120万辆，夜间在路上行驶的车辆为10万辆，全天平均上路行驶的车辆为40万辆。那么，南京车辆的峰均比就是3倍。
那么这就带来一个问题：
如果我们建设道路按照满足峰值的需求来建设，则会带来很大的资源浪费，因为在大部分时间是用不到这么多道路资源的。
如果按照均值来建设道路，则在早晚高峰的时候会带来很大的拥堵。
到底使用哪种方案来建设道路，则需要在这两种情况之间进行trade off（折中、平衡）。

在LTE通信中，过高的峰均比同样会带来问题，功放（PA：Power Amlifer）有一定的线性区域，发送信号需要工作在线性区域之内。
选用功率大的PA会造成功率浪费，
而选用功率小的PA会使得峰值状态工作在非线性区域，带来信号的失真和带外泄露（产生带外的高频谐波分量），带外泄露可通过添加滤波器来进行处理。
降低信号的峰值是一种折中方案，会对信号的质量有一定的影响，但比信号进入功率放大器的非线性区的带来的负面影响要小得多。

波峰因子减少CFR在RRU中的位置