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 máximos y el valor efectivo. En otras palabras, el factor de cresta indica cuán pronunciados son los picos en una forma de onda. Un factor de cresta de 1 indica la ausencia de picos, como en el caso de la corriente continua o una onda cuadrada . Los factores de cresta más altos indican la presencia de picos; por ejemplo, las ondas sonoras suelen tener factores de cresta elevados.

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

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

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

El factor de cresta y el PAPR son, por lo tanto, cantidades adimensionales . Si bien el factor de cresta se define como un número real positivo , en productos comerciales también se suele expresar como la razón de dos números enteros, por ejemplo, 2:1. El PAPR se utiliza principalmente en aplicaciones de procesamiento de señales. Al ser una relación de potencia, normalmente se expresa en decibelios (dB) . El factor de cresta de la señal de prueba es un aspecto bastante importante en las normas de ensayo de altavoces ; en este contexto, suele expresarse en dB. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

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

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

Notas:

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

Muchas técnicas de modulación se han diseñado 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 con factores de cresta más pequeños suelen transmitir más bits por segundo que las técnicas de modulación con factores de cresta más altos. Esto se debe a que:

1. Cualquier amplificador lineal tiene una "potencia de salida máxima", es decir, una amplitud máxima instantánea que puede soportar sin salirse del 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 transmitidos por segundo (en promedio) es proporcional a la potencia media 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 el PAPR en sistemas de comunicación. En los últimos años, ha habido un creciente interés en explorar modelos basados ​​en datos para la reducción del 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 un PAPR alto de manera efectiva. Al aprovechar las técnicas basadas en datos, los investigadores buscan mejorar el rendimiento y la eficiencia de las redes de comunicación optimizando la utilización de la energía. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• Ingeniería eléctrica : para describir la calidad de una forma de onda de corriente alterna.
• Análisis de vibraciones : para estimar la cantidad de desgaste por impacto en un cojinete ^{[ 22 ]}
• Electrónica de radio y audio : para estimar el margen de seguridad requerido en una cadena de señal ^{[ 23 ] [ 24 ]}
  • La música tiene un factor de cresta muy variable. Los valores típicos para una mezcla procesada rondan los 4–8 (lo que corresponde a un margen dinámico de 12–18 dB , generalmente con compresión a nivel de audio ), y los 8–10 para una grabación sin procesar (18–20 dB). ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}
• Fisiología — para analizar el sonido de los ronquidos ^{[ 29 ]}

• Recorte (procesamiento de señales)
• Factor de forma (electrónica)

• Definición de relación pico-promedio – ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions) Glosario de telecomunicaciones 2K
• Definición de factor de cresta – ATIS (Alliance for Telecommunications Industry Solutions) Glosario de telecomunicaciones 2K
• Relación de potencia pico a promedio (PAPR) de los sistemas OFDM - tutorial