固定無線接入（FWA）作為一項關(guān)鍵技術(shù)，可為家庭和企業(yè)提供高速、低延遲的寬帶連接。借助Qorvo先進的波束成形IC（BFIC），工程師能夠在其FWA解決方案中顯著增強覆蓋范圍，將用戶容量提升三倍，并將部署成本降低70%。本系列文章將探討Qorvo射頻前端和BFIC創(chuàng)新所帶來的技術(shù)進步與市場影響——這些創(chuàng)新正在塑造毫米波FWA網(wǎng)絡(luò)的未來。

在上一篇文章《拓展覆蓋，提升容量：毫米波固定無線接入的未來圖景》中，我們探討了毫米波與波束成形C如何推動高速寬帶連接，我們將在本文中繼續(xù)探討新型波束成形IC如何應(yīng)對FWA部署中的挑戰(zhàn)，以及Qorvo解決方案的設(shè)計優(yōu)勢，如何簡化運營商的部署流程，使其能夠在毫米波通信生態(tài)系統(tǒng)的多個節(jié)點上采用統(tǒng)一的解決方案。

新型波束成形IC帶來的性能提升

新型波束成形IC通過顯著提升關(guān)鍵性能指標，有效應(yīng)對了FWA部署中的挑戰(zhàn)；這些指標包括有效全向輻射功率（EIRP）。它通過增強信號強度和降低鏈路預(yù)算需求，提升了上行和下行鏈路性能。EIRP作為衡量天線峰值增益方向上輻射功率的指標，直接促進了信號可靠性以及每基站單位比特率指標的提升。得益于當今BFIC指標的升級，上行鏈路預(yù)算提高了18dB，下行鏈路預(yù)算則提高10dB。這些進步顯著擴大了覆蓋范圍和容量，使得每個基站能夠支持的用戶數(shù)量是之前系統(tǒng)的三倍。這意味著終端用戶將享受到更少的中斷、更高的數(shù)據(jù)速率，以及更優(yōu)的QoS。

此外，信噪比（SNR）和數(shù)據(jù)速率效率的改善進一步增強了網(wǎng)絡(luò)性能。新型BFIC技術(shù)帶來更高的線性輸出功率和更優(yōu)的噪聲系數(shù)性能，從而顯著增強了gNodeB與客戶終端設(shè)備（CPE）間的信號水平。這些改進不僅增加了用戶容量、擴大了覆蓋范圍，還減少了部署所需的無線電設(shè)備數(shù)量。通過降低CSP的資本支出（CAPEX），同時提升網(wǎng)絡(luò)性能，新型BFIC標志著向建立商業(yè)上可行的毫米波生態(tài)系統(tǒng)邁出了變革性的一步，以滿足現(xiàn)代連接的需求。

FWA關(guān)鍵性能指標

性能指標在評估有源電子掃描陣列（AESA）的效率和可靠性方面十分重要。諸如EIRP、覆蓋范圍以及EIS等參數(shù)，在決定信噪比（SNR）方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，而信噪比又直接影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度。更高的信噪比能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)健的通信，支持更高的調(diào)制與編碼方案級別，和更快的數(shù)據(jù)速率。以下是對這些性能指標及其對無線通信系統(tǒng)影響的詳細解析：

EIRP（有效全向輻射功率）

EIRP代表天線輻射的總功率，它綜合了發(fā)射器功率和天線增益兩個因素。更高的EIRP意味著更強的信號傳輸，從而在接收端提高了信噪比。高EIRP還直接增強了系統(tǒng)在更長距離或潛在干擾環(huán)境下傳輸數(shù)據(jù)的能力。在毫米波系統(tǒng)中，最大化EIRP對于保持高性能并確?？煽康耐ㄐ沛溌放e足輕重。

覆蓋范圍

由于路徑損耗的存在，發(fā)射器與接收器之間的距離是決定信噪比的關(guān)鍵因素。隨著覆蓋范圍的擴大，信號強度逐漸減弱，進而對信噪比產(chǎn)生負面影響。對于毫米波頻率而言，由于其衰減程度高于低頻段，因此覆蓋范圍的因素顯得尤為重要。有效的系統(tǒng)設(shè)計能夠最大限度地減少這些損耗，以維持足夠的信噪比水平，從而確保信號的最佳性能。

EIS（等效全向靈敏度）

EIS衡量接收器能夠檢測到的最小信號強度，本質(zhì)上是對接收器靈敏度的量化。更好的EIS使系統(tǒng)能夠檢測到更弱的信號，這在信號微弱的環(huán)境或基站覆蓋區(qū)域的邊緣尤其具有價值。結(jié)合高EIRP，良好的EIS確保了即使微弱的信號也能被有效處理，從而維持高信噪比和系統(tǒng)可靠性。

信噪比（SNR）

信噪比是通信系統(tǒng)中的一個基礎(chǔ)指標，因為它直接決定了可用的MCS級別，進而影響可實現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率。高信噪比使系統(tǒng)能夠采用更高階的調(diào)制方案，并結(jié)合較低的編碼率，從而獲得更快的數(shù)據(jù)傳輸。相反，低信噪比則迫使系統(tǒng)采用更低階的調(diào)制方案，并配備更強大的糾錯能力，以確保信號完整性，但這會導(dǎo)致數(shù)據(jù)速率降低。

MCS及數(shù)據(jù)速率：MCS級別代表了調(diào)制和編碼率的不同組合。更高的MCS級別對應(yīng)著更高的數(shù)據(jù)速率，但要求更強的信號（即更好的信噪比）才能有效運行。有關(guān)MCS和信噪比的測量結(jié)果，請參見圖9。

信噪比的影響：高信噪比使得解碼復(fù)雜調(diào)制方案時出錯概率降低，從而實現(xiàn)了更高的數(shù)據(jù)吞吐量。相反，低信噪比則導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)向更低階的MCS級別，犧牲速度以換取可靠性。

圖4，信噪比示意圖

EVM（誤差矢量幅度）

EVM是衡量無線通信系統(tǒng)中數(shù)字信號質(zhì)量的關(guān)鍵指標。它表示發(fā)射符號的預(yù)期電壓值與實際接收符號之間的差異，能夠反映數(shù)字調(diào)制信號中的幅度和相位失真情況。EVM通過計算連接理想符號點與實際測量符號點的矢量長度來得出；EVM值越大，表明信號失真越嚴重，比特位錯誤發(fā)生的概率也越高。EVM可以相對于星座圖的最大/峰值功率或均方根（RMS）功率來表示。作為一項關(guān)鍵的性能指標，EVM被廣泛應(yīng)用于評估天線與相控陣之間的無線鏈路質(zhì)量，幫助工程師識別信號損傷源，并優(yōu)化發(fā)射器和接收器的設(shè)計，以提高信號保真度。

圖5中展示了EVM的概念以及噪聲如何影響數(shù)字信號傳輸。左側(cè)顯示了一個理想的星座圖，其中發(fā)射的符號與其預(yù)期位置完美對齊。中間的圖樣中，引入了噪聲損傷，導(dǎo)致星座點從其參考位置擴散開來；這是信噪比較低所造成的影響。隨著信噪比的降低，這些點會進一步偏離理想位置，從而增加了符號被錯誤解釋的可能性。右側(cè)則是對EVM的直觀展示，描繪了理想?yún)⒖键c與接收符號之間的矢量差異。該圖還突出了EVM如何相對于星座圖的峰值功率（綠色）或均方根功率（藍色）進行測量；這兩種方法均用于評估無線通信系統(tǒng)中的信號質(zhì)量。

圖5，EVM 16 QAM

信噪比及其影響

通過精心平衡EIRP、覆蓋范圍和EIS，毫米波系統(tǒng)能夠優(yōu)化信噪比，以支持更高的MCS級別，并最大化數(shù)據(jù)速率。這些改進對于提供高質(zhì)量的服務(wù)、滿足現(xiàn)代無線通信網(wǎng)絡(luò)日益增長的需求不可或缺。

對于FWA及其它無線標準的實施而言，降低系統(tǒng)功耗是另一個核心要素。優(yōu)化上述關(guān)鍵性能指標（如EIRP、EIS和SNR）有助于更輕松地實現(xiàn)更低的功耗要求。此外，采用先進的設(shè)計技術(shù)，如功率放大器（PA）的數(shù)字預(yù)失真（DPD），可以提升發(fā)射器的整體效率并降低功耗。反過來，這也可以實現(xiàn)更低級別的以太網(wǎng)供電（PoE）解決方案，從而降低整體物料清單成本。通過利用這些方法并優(yōu)化性能標準，系統(tǒng)提供商可以將FWA的功耗降低40%至50%。

Qorvo解決方案的設(shè)計優(yōu)勢

在當今競爭激烈的市場中，有多種解決方案可供選擇以滿足AESA毫米波FWA的需求。然而，要達到前文所述的嚴格關(guān)鍵性能指標，仍需要經(jīng)過精心設(shè)計的方案——這也正是Qorvo解決方案脫穎而出的原因。其一大關(guān)鍵優(yōu)勢在于適用性：該方案既可服務(wù)于gNB蜂窩網(wǎng)絡(luò)市場（將5G設(shè)備連接到核心5G網(wǎng)的基站），也可應(yīng)用于接入點（AP）和CPE的FWA市場。這種多功能性簡化了運營商的部署流程，使其能夠在毫米波通信生態(tài)系統(tǒng)的多個節(jié)點上采用統(tǒng)一的解決方案。

在接下來的部分中，我們將深入探討使用Qorvo最新BFIC產(chǎn)品所獲得的實際測量性能數(shù)據(jù)。為確保不同代際產(chǎn)品之間的準確比較，我們采用了相同的測試設(shè)置來對比舊款設(shè)備與新一代BFIC的性能。

實測性能優(yōu)勢

Qorvo的FWA解決方案（見圖6）在EIRP和EIS等關(guān)鍵參數(shù)上實現(xiàn)了顯著提升。該解決方案及其BFIC芯片設(shè)計的改進對于滿足上行鏈路發(fā)射和下行鏈路接收的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)至關(guān)重要。

圖6，面向FWA應(yīng)用的毫米波天線模塊

圖中所示方案彰顯了Qorvo解決方案的緊湊設(shè)計，不僅能夠出色適配5G新空口（5G NR）、FWA以及Wi-Fi ac/ax/be等多種應(yīng)用場景。在接下來的段落和圖表中，我們將展示其性能指標如何體現(xiàn)該方案在滿足嚴苛通信需求的同時，依然保持高效與可靠的能力。

更高的EIRP能夠確保更強的發(fā)射信號，從而擴大覆蓋范圍并提升信號質(zhì)量；更優(yōu)的EIS則使接收器能夠捕捉到更微弱的信號。這兩點改進使得即便面對極具挑戰(zhàn)的環(huán)境，也能獲得顯著增強系統(tǒng)的可靠性。這些性能提升直接轉(zhuǎn)化為更優(yōu)的信噪比和更高的數(shù)據(jù)速率，使新一代Qorvo設(shè)計能夠從容應(yīng)對嚴苛的FWA和CPE部署需求。

CPE作為連接家庭或辦公室與FWA網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，為用戶提供了超高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。作為FWA網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)（LAN）之間的橋梁，F(xiàn)WA CPE能夠?qū)崿F(xiàn)智能手機、筆記本電腦及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)等多種設(shè)備的無縫連接。它可以部署在室內(nèi)或室外：室內(nèi)CPE直接在場所內(nèi)接收和分發(fā)無線信號；室外CPE則負責捕獲來自基站的信號，并將其傳輸至室內(nèi)單元進行分發(fā)。根據(jù)是否集成Wi-Fi功能，CPE分為兩種類型，既可將來自AP的信號轉(zhuǎn)換為無線互聯(lián)網(wǎng)供用戶直接使用，也可將其轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號，通過路由器或交換機進行有線分發(fā)。憑借其靈活性和變革性能力，5G FWA CPE在向終端用戶提供高性能互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方面發(fā)揮著核心的作用。

下圖7凸顯了Qorvo最新BFIC在覆蓋范圍、用戶容量和數(shù)據(jù)速率方面帶來的顯著提升。這些進步使FWA部署的商業(yè)理由更具說服力。

圖7，Qorvo舊款產(chǎn)品與當前型號的比較

圖8，F(xiàn)WA用戶數(shù)量增長對比

服務(wù)質(zhì)量（QoS）顯著提升

通過審視視距（LOS）、信噪比（SNR）以及上下行數(shù)據(jù)速率等關(guān)鍵指標，我們進一步闡釋了Qorvo BFIC的優(yōu)勢。如圖9、10和11所示，相較于舊款產(chǎn)品，當今設(shè)備在信噪比和數(shù)據(jù)速率方面均實現(xiàn)了顯著提升。更高的信噪比支持采用更高級的調(diào)制與編碼方案，從而獲得更快的數(shù)據(jù)傳輸和更少的連接問題。這些改進為終端用戶帶來了更高的服務(wù)質(zhì)量。

本圖展示了新一代BFIC如何實現(xiàn)更高的信噪比；即使在極具挑戰(zhàn)性的條件下也能確保穩(wěn)健通信。

圖9，下行鏈路SNR與MCS測量值

隨著下行鏈路數(shù)據(jù)速率的提升和終端用戶下載速度的加快，整體用戶體驗得到了顯著改善。

圖10，下行鏈路數(shù)據(jù)速率測量值

更高的上行鏈路數(shù)據(jù)速率確保了更流暢、更可靠的上傳體驗，這對于視頻會議和基于云的服務(wù)等應(yīng)用至關(guān)重要。

圖11，上行鏈路數(shù)據(jù)速率測量值

Qorvo的解決方案充分展現(xiàn)了深思熟慮的設(shè)計與先進技術(shù)如何克服毫米波FWA和CPE部署中的挑戰(zhàn)。通過提升EIRP、EIS和信噪比等性能指標，同時降低部署成本并提升可擴展性，Qorvo的BFIC為更高效、更具成本效益的FWA和Wi-Fi解決方案鋪平了道路。得益于這些優(yōu)勢，Qorvo在為當今和未來毫米波AP及CPE市場打造尖端、高質(zhì)量解決方案方面，處于領(lǐng)先地位。

結(jié)論

在日益互聯(lián)的世界，部署毫米波FWA解決方案，對滿足不斷飆升的高速、低延遲連接需求至關(guān)重要。Qorvo公司創(chuàng)新的相控陣天線設(shè)計，結(jié)合波束成形IC領(lǐng)域的最新進展，有效應(yīng)對了毫米波技術(shù)固有的挑戰(zhàn)，包括傳播距離短和信號衰減大等問題。通過在EIRP、EIS以及信噪比等關(guān)鍵性能指標上實現(xiàn)顯著提升，Qorvo優(yōu)化了上下行鏈路預(yù)算；其中。上行鏈路預(yù)算提升18dB，下行鏈路預(yù)算提升10dB。這些改進不僅能使覆蓋區(qū)域擴大至原來的四倍，還能讓每個基站的用戶容量增加三倍，同時將每平方公里的部署成本降低70%。這一進展提升了數(shù)據(jù)速率和QoS，更讓FWA和CPE的部署對運營商和消費者而言都更具經(jīng)濟可行性。

Qorvo采取的多層次策略，整合了中頻段和毫米波頻段，優(yōu)化了頻譜利用，能夠在從人口密集的城市區(qū)域到偏遠的鄉(xiāng)村地區(qū)等不同環(huán)境中平衡覆蓋范圍和容量需求。中頻段提供了基礎(chǔ)性的廣泛覆蓋，毫米波則在需求旺盛的區(qū)域提供了高容量、千兆級的高速連接。Qorvo解決方案的多功能性使其能夠同時應(yīng)用于gNodeB和CPE市場，凸顯了其可擴展性和成本效益。得益于這些創(chuàng)新，Qorvo正在為更高效、可靠且面向未來的網(wǎng)絡(luò)鋪平道路，使運營商能夠滿足當下以及即將到來的6G時代連接需求。