峰均比是什么？CFR銷峰對(duì)功放設(shè)計(jì)的影響

波峰系數(shù)削減CFR (Crest Factor Reduction)，簡(jiǎn)稱削峰，是目前無線通信系統(tǒng)中最基本的構(gòu)建塊之一。

什么是“削峰”， 或者說削什么峰？

首先得從峰均比說起。

峰均比定義為信號(hào)的峰值功率與平均功率之間的比值，具體而言，它是信號(hào)的峰值功率除以信號(hào)的均方根（RMS）功率。從時(shí)域上看，是指一定時(shí)間內(nèi)，峰值出現(xiàn)的概率。

拿QPSK來說，一個(gè)QPSK里面包含4個(gè)符號(hào)，2bit的數(shù)據(jù)。

4個(gè)符號(hào)相位相差90°。

從星座圖看QPSK是幅度一樣的，但是我們說了，QPSK包含4個(gè)符號(hào)，4個(gè)符號(hào)相差90°。

從時(shí)域上看QPSK組合之后的包絡(luò)是上圖，可以看出QPSK的包絡(luò)是一段時(shí)間內(nèi)是變化的。

最大功率和最小功率的比值就是峰均比。階數(shù)越高，代表符號(hào)越多，峰值越高，峰均比越大。

OFDM是在此基礎(chǔ)上講N個(gè)QPSK相互正交的方式組合在一起，所以在此基礎(chǔ)上峰均比會(huì)再一次提升。OFDM的峰均比達(dá)到了13dB。

為了保證信號(hào)的不失真，需要將工作狀態(tài)置于線性區(qū)。發(fā)射電路的器件是有P1的，特別是對(duì)功放，高峰均比意味著需要回退更多。這無疑會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的效率非常的低。功率更多的被散熱了，只有10%左右的能量才被發(fā)射出去。

所以，在通信領(lǐng)域，是不希望信號(hào)有高峰均比的。所以就有了銷峰。

銷峰從直觀上講，就是把峰均比降低，峰均比降低在數(shù)字域做叫CFR。但是從時(shí)域的角度來說，和二極管銷峰是一個(gè)道理。

CFR就是設(shè)定一定的門限（比如7dB），將PAR超過門限的峰值削掉。削峰后，輸入信號(hào)始終工作在射頻功率放大器的線性區(qū)間?。

注意，銷峰后，輸入信號(hào)始終工作在功放的線性區(qū)。

這句話是什么意思？

我們要明白的是，CFR并不是什么高深的算法，銷峰后也會(huì)惡化EVM，實(shí)際產(chǎn)生的效果與功放壓縮產(chǎn)生的效果基本相同。

也就是說經(jīng)過銷峰的波形，峰均比壓縮到6，EVM惡化到5%的,那么為了保證系統(tǒng)的線性，功放需要回退6dB，功放EVM基本不惡化。

沒經(jīng)過銷峰的波形，峰均比是12，EVM是1%，進(jìn)入功放，為了保證系統(tǒng)的EVM為5%，功放只能將波形的峰均比壓縮到6dB，此時(shí)EVM 5%。

看到這里，看到了沒，經(jīng)過CFR或者不經(jīng)過CFR對(duì)功放的選擇沒什么影響。都是選了一個(gè)回退6dB的功放，工作位置也一樣。

有人肯定要說那CFR有個(gè)錘子作用。

如果說從這個(gè)角度來說，用不用CFR確實(shí)不影響。

但是我們要從大局出發(fā)！

CFR不是一個(gè)孤立的點(diǎn)，它都成雙成對(duì)出現(xiàn)的。它不是為了銷峰而出現(xiàn)，它的出現(xiàn)是為了線性化——預(yù)失真。

預(yù)失真的關(guān)鍵就是提取系統(tǒng)的非線性，模擬非線性模型，產(chǎn)生反向非線性模型，從而實(shí)現(xiàn)線性化的效果。

非線性的模型如果在功放，那么數(shù)字端不好預(yù)測(cè)，需要大量的數(shù)據(jù)測(cè)試，數(shù)據(jù)提取，然后還要根據(jù)數(shù)據(jù)訓(xùn)練適合數(shù)據(jù)的算法模型。

但是如果非線性產(chǎn)生在數(shù)字端，一切掌控皆在我手，非線性的模型更為準(zhǔn)確。不需要大量的測(cè)試AMPM失真數(shù)據(jù)，即可模擬失真模型。

這個(gè)說法在ADI的模擬預(yù)失真芯片上得到了很好的驗(yàn)證。

如果波形給功放硬銷峰，線性改善效果不明顯。如果銷峰后的波形給功放，改善效果很顯著。

大家感興趣可以驗(yàn)證下看看。

祝好！

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主講通信的射頻收發(fā)系統(tǒng)的指標(biāo)設(shè)計(jì)和分解，課程一共13課時(shí)，每課時(shí)一個(gè)半小時(shí)左右，從指標(biāo)出發(fā)，講解器件和指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度，指標(biāo)如何設(shè)計(jì)，器件如何選型，問題如何排查。

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