عامل القمة

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 20 صور
الموسوعة الحرة

معامل الذروة هو أحد معايير شكل الموجة ، مثل التيار المتردد أو الصوت، ويُظهر نسبة قيم الذروة إلى القيمة الفعلية. بعبارة أخرى، يُشير معامل الذروة إلى مدى تطرف الذروات في شكل الموجة. معامل الذروة 1 يُشير إلى عدم وجود ذروات، كما هو الحال في التيار المستمر أو الموجة المربعة . أما معاملات الذروة الأعلى فتُشير إلى وجود ذروات، فعلى سبيل المثال، تميل الموجات الصوتية إلى امتلاك معاملات ذروة عالية.

عامل الذروة هو سعة الذروة للموجة مقسومة على قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​للموجة.

نسبة القدرة القصوى إلى القدرة المتوسطة ( PAPR ) هي مربع سعة الذروة (مما يعطي القدرة القصوى ) مقسومًا على مربع قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​(مما يعطي القدرة المتوسطة ). [ 1 ] وهي مربع عامل الذروة.

عند التعبير عنها بالديسيبل ، يكون عامل الذروة و PAPR متكافئين، وذلك بسبب طريقة حساب الديسيبل لنسب الطاقة مقابل نسب السعة .

لذا، فإنّ عامل الذروة ونسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة (PAPR) كميتان لا بُعديتان . يُعرَّف عامل الذروة عادةً بأنه عدد حقيقي موجب ، ولكن في المنتجات التجارية، يُعبَّر عنه أيضًا كنسبة بين عددين صحيحين، مثل 2:1. تُستخدم نسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة (PAPR) بكثرة في تطبيقات معالجة الإشارات. وبما أنها نسبة قدرة، فإنها تُعبَّر عنها عادةً بالديسيبل (dB) . يُعدّ عامل الذروة لإشارة الاختبار مسألةً بالغة الأهمية في معايير اختبار مكبرات الصوت ؛ وفي هذا السياق، يُعبَّر عنه عادةً بالديسيبل. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

الحد الأدنى الممكن لعامل الذروة هو 1 أو 1:1 أو 0  ديسيبل.

أمثلة

يُقدّم هذا الجدول قيمًا لبعض الأشكال الموجية المُعيّرة . تمّت معايرة جميع مقادير الذروة إلى 1.

نوع الموجةشكل الموجةقيمة RMSعامل القمةنسبة ضغط الهواء إلى متوسط ​​الضغط (ديسيبل)
العاصمة واشنطن110.0  ديسيبل
موجة جيبية12≈0.707{\displaystyle {1 \over {\sqrt {2}}}\approx 0.707}[ 5 ]2≈1.414{\displaystyle {\sqrt {2}}\approx 1.414}3.01  ديسيبل
موجة جيبية مقومة كاملة12≈0.707{\displaystyle {1 \over {\sqrt {2}}}\approx 0.707}[ 5 ]2≈1.414{\displaystyle {\sqrt {2}}\approx 1.414}3.01  ديسيبل
موجة جيبية مقومة بنصف موجة12=0.5{\displaystyle {1 \over 2}=0.5}[ 5 ]2{\displaystyle 2\,}6.02  ديسيبل
الموجة المثلثية13≈0.577{\displaystyle {1 \over {\sqrt {3}}}\approx 0.577}3≈1.732{\displaystyle {\sqrt {3}}\approx 1.732}4.77  ديسيبل
الموجة المربعة110  ديسيبل
إشارة تعديل عرض النبضة V(t) ≥ 0.0  فولتت1تي{\displaystyle {\sqrt {\frac {t_{1}}{T}}}}[ 5 ]تيت1{\displaystyle {\sqrt {\frac {T}{t_{1}}}}}

20سجل⁡(تيت1){\displaystyle 20\log {\mathord {\left({\frac {T}{t_{1}}}\right)}}} ديسيبل

QPSK111.761  ديسيبل [ 6 ]
8PSK3.3  ديسيبل [ 7 ]
π ⁄ 4 -DQPSK3.0  ديسيبل [ 7 ]
OQPSK3.3  ديسيبل [ 7 ]
8VSB6.5–8.1  ديسيبل [ 8 ]
64QAM37{\displaystyle {\sqrt {\frac {3}{7}}}}73≈1.528{\displaystyle {\sqrt {\frac {7}{3}}}\approx 1.528}3.7  ديسيبل [ 9 ]
∞{\displaystyle \infty }-QAM13≈0.577{\displaystyle {1 \over {\sqrt {3}}}\approx 0.577}3≈1.732{\displaystyle {\sqrt {3}}\approx 1.732}4.8  ديسيبل [ 9 ]
ناقل WCDMA للوصلة الهابطة10.6  ديسيبل
ofDM4~12  ديسيبل
جي إم إس كيه110  ديسيبل
الضوضاء الغاوسيةσ{\displaystyle \sigma }[ 10 ] [ 11 ]∞{\displaystyle \infty }[ 12 ] [ 13 ]∞{\displaystyle \infty }ديسيبل
زقزقة دورية12≈0.707{\displaystyle {1 \over {\sqrt {2}}}\approx 0.707}2≈1.414{\displaystyle {\sqrt {2}}\approx 1.414}3.01  ديسيبل

ملحوظات:

  1. عوامل الذروة المحددة لـ QPSK و QAM و WCDMA هي عوامل نموذجية مطلوبة للاتصال الموثوق، وليست عوامل الذروة النظرية التي يمكن أن تكون أكبر.

انخفاض عامل القمة

تم تصميم العديد من تقنيات التضمين خصيصًا للحصول على تضمين غلاف ثابت ، أي الحد الأدنى الممكن لعامل الذروة وهو 1:1.

بشكل عام، عادةً ما تنقل تقنيات التضمين ذات معاملات الذروة الأصغر عددًا أكبر من البتات في الثانية مقارنةً بتقنيات التضمين ذات معاملات الذروة الأعلى. وذلك للأسباب التالية:

  1. أي مضخم خطي معين لديه "قدرة خرج قصوى" معينة - وهي أقصى سعة ذروة فورية ممكنة يمكنه دعمها مع البقاء في النطاق الخطي؛
  2. متوسط ​​قدرة الإشارة هو ذروة قدرة الخرج مقسومة على عامل الذروة؛
  3. عدد البتات المرسلة في الثانية (في المتوسط) يتناسب مع متوسط ​​الطاقة المرسلة ( نظرية شانون-هارتلي ).

تُعدّ تقنية التضمين بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) تقنية تضمين واعدة للغاية، ولعلّ أبرز عيوبها ارتفاع معامل الذروة. [ 14 ] [ 15 ] وقد طُرحت العديد من تقنيات خفض معامل الذروة (CFR) لتقنية OFDM. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] ويؤدي خفض معامل الذروة إلى نظام قادر إما على إرسال عدد أكبر من البتات في الثانية باستخدام نفس الأجهزة، أو إرسال نفس عدد البتات في الثانية باستخدام أجهزة ذات استهلاك طاقة أقل (وبالتالي تكاليف كهرباء أقل [ 19 ] وأجهزة أقل تكلفة)، أو كليهما. على مرّ السنين، طُرحت العديد من المناهج القائمة على النماذج لخفض نسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة (PAPR) في أنظمة الاتصالات. وفي السنوات الأخيرة، ازداد الاهتمام باستكشاف النماذج القائمة على البيانات لخفض نسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة كجزء من الأبحاث الجارية في شبكات الاتصالات الشاملة. تُقدّم هذه النماذج القائمة على البيانات حلولًا مبتكرة وآفاقًا جديدة للاستكشاف لمعالجة التحديات التي يفرضها ارتفاع نسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة بفعالية. يهدف الباحثون، من خلال الاستفادة من التقنيات القائمة على البيانات، إلى تحسين أداء وكفاءة شبكات الاتصالات عن طريق ترشيد استهلاك الطاقة. [ 20 ] [ 21 ]

طرق تقليل عامل القمة

توجد طرق مختلفة لتقليل عامل الذروة، مثل تحديد نافذة الذروة، وتشكيل الضوضاء ، وحقن النبضات، وإلغاء الذروة.

التطبيقات

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "اللاسلكي 101: نسبة ذروة الطاقة إلى متوسط ​​الطاقة (PAPR)" .
  2. ↑ متطلبات طاقة مكبرات الصوت من JBL ، والتي تطبق معيار IEC 268-5، والذي أعيدت تسميته مؤخرًا إلى 60268-5
  3. ↑ معيار AES 2-2012، الملحق ب (معلوماتي) عامل الذروة، الصفحات 17-20 في طبعة 11 فبراير 2013
  4. ↑ "دكتور برو-أوديو"، قدرة التحمل ، يلخص معايير مكبرات الصوت المختلفة
  5. 1 2 3 4 "قيم RMS والمتوسطات للأشكال الموجية النموذجية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 23-01-2010.
  6. ^ باليكوت، جاك. لويت، إيف. تعريفات نسبة الطاقة وتحليلها في تعديلات حامل واحد (PDF) . IETR/Supélec - الحرم الجامعي رين. ص. 2. 
  7. ١ ٢ ٣ "اقرأ steer_rf_chapter1.pdf" . مؤرشف من الأصل بتاريخ ٢٠١٦-٠٣-٢٢ . تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠١٤-١٢-١١ .
  8. ↑ "تحويل أجهزة الإرسال إلى تقنية COFDM" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-08-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-06-2009 .
  9. 1 2 ر. وولف؛ ف. إلينجر؛ ر. إيكهوف؛ ماسيميليانو لادومادا؛ أوليفر هوفمان (14 يوليو 2011). بيريكليس خاتزيميسيوس (محرر). أنظمة لاسلكية محمولة خفيفة الوزن: المؤتمر الدولي الثاني لعلوم وتكنولوجيا الاتصالات، موبيلايت 2010، 10-12 مايو 2010، برشلونة، إسبانيا، أوراق مختارة منقحة . سبرينغر. ص 164. ISBN  978-3-642-16643-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 ديسمبر 2012 .
  10. ↑ نظرية ضوضاء مكبر العمليات وتطبيقاتها ( مؤرشفة بتاريخ 30 نوفمبر 2014 في أرشيف الإنترنت - 10.2.1 ضوضاء جذر متوسط ​​المربعات مقابل ضوضاء ذروة القدرة)
  11. ↑ الفصل 1 الضوضاء المُرشحة بتمرير منخفض من الدرجة الأولى - "الانحراف المعياري لجهد الضوضاء الغاوسي هو الجذر التربيعي المتوسط ​​أو قيمة الجذر التربيعي المتوسط ​​للجهد."
  12. ↑ الضوضاء: الأسئلة المتكررة - "نظريًا، للضوضاء توزيع غير محدود، لذا يجب أن يكون لها عامل ذروة لانهائي"
  13. ↑ قياسات وتحليلات وأجهزة الاتصالات، كاميلو فيهير، القسم 7.2.3 ضوضاء عامل الذروة المحدود
  14. ↑ "تقليل عامل الذروة لشبكة OFDM/WiMAX" .
  15. ↑ "تقنيات تعديل عامل الذروة المنخفض لتقسيم التردد المتعامد (OFDM)" مؤرشفة في 2017-08-29 في Wayback Machine .
  16. ↑ ر. نيل بريثويت. "تقليل عامل الذروة لتقنية OFDM باستخدام التدهور الانتقائي للحامل الفرعي" مؤرشف في 2018-08-06 في Wayback Machine .
  17. ↑ KT Wong, B. Wang & J.-C. Chen, “OFDM PAPR Reduction by Switching Null Subcarriers & Data-Subcarriers,” Electronics Letters, vol. 47, no 1, pp. 62-63 January, 2011 Archived 2015-09-23 at the Wayback Machine .
  18. ↑ إس سي طومسون، "تعديل طور OFDM ذو الغلاف الثابت"، أطروحة دكتوراه، جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، 2005 .
  19. ↑ نيك ويلز. "DVB-T2 وعلاقته بعائلة معايير DVB-x2" مؤرشف بتاريخ 2013-05-26 في Wayback Machine اقتباس: "التقنيات التي يمكنها تقليل نسبة ذروة الطاقة إلى متوسطها، ... يمكن أن تؤدي إلى توفير كبير في تكاليف الكهرباء."
  20. ↑ هوليهيل، يارا؛ بن درور، إيلام؛ بيرموتر، حاييم ح. (2020). تصميم شكل موجة منخفض القدرة إلى متوسط ​​القدرة لأنظمة OFDM بناءً على مشفر تلقائي تلافيفي . المؤتمر الدولي IEEE لعام 2020 حول الشبكات المتقدمة وأنظمة الاتصالات (ANTS). الصفحات 1-6. 
  21. ↑ هوليهيل، يارا؛ بيرموتير، حاييم (2024). "تصميم MIMO-OFDM منخفض معدل ذروة الطاقة لكل قناة يعتمد على مشفر تلقائي تلافيفي". معاملات IEEE في الاتصالات . 72 : 2779-2792 .
  22. ↑ "ما هو "عامل القمة" ولماذا يُستخدم؟" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 27-09-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 07-03-2006 .
  23. ↑ تحليل عامل القمة لمعالجة الإشارات المعقدة. مؤرشف بتاريخ 27 أبريل 2006 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  24. ↑ محاكاة PAPR لـ 64QAM
  25. ↑ تعريف عامل الذروة —مرجع الصوت الاحترافي AES
  26. ↑ "ممارسات مستوى الصوت الرقمي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18-06-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11-10-2009 .
  27. ↑ هيكل الكسب - ضبط مستويات النظام (مؤرشف بتاريخ 28-09-2007 في Wayback Machine ،نصائح حول خلاط ماكي )
  28. ↑ ضبط مستوى نظام الصوت: النظام الأغلى ثمناً إذا تم تركيبه بشكل خاطئ لا يعمل أبداً بنفس كفاءة النظام غير المكلف الذي تم تركيبه بشكل صحيح.
  29. ↑ تم تحديد الشخير الحنكي بواسطة تحليل عامل القمة الصوتية

عام

المجال العام تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022. (دعماً لـ MIL-STD-188 ).