固定無(wú)線(xiàn)接入（FWA）作為一項(xiàng)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(jìn)的波束成形IC（BFIC），工程師能夠在其FWA解決方案中顯著增強(qiáng)覆蓋范圍，將用戶(hù)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(lái)的技術(shù)進(jìn)步與市場(chǎng)影響——這些創(chuàng)新正在塑造毫米波FWA網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)。

在上一篇文章《拓展覆蓋，提升容量：毫米波固定無(wú)線(xiàn)接入的未來(lái)圖景》中，我們探討了毫米波與波束成形C如何推動(dòng)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(duì)FWA部署中的挑戰(zhàn)，以及Qorvo解決方案的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，如何簡(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)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(gè)節(jié)點(diǎn)上采用統(tǒng)一的解決方案。

新型波束成形IC帶來(lái)的性能提升

新型波束成形IC通過(guò)顯著提升關(guān)鍵性能指標(biāo)，有效應(yīng)對(duì)了FWA部署中的挑戰(zhàn)；這些指標(biāo)包括有效全向輻射功率（EIRP）。它通過(guò)增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)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(xiàn)峰值增益方向上輻射功率的指標(biāo)，直接促進(jìn)了信號(hào)可靠性以及每基站單位比特率指標(biāo)的提升。得益于當(dāng)今BFIC指標(biāo)的升級(jí)，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(jìn)步顯著擴(kuò)大了覆蓋范圍和容量，使得每個(gè)基站能夠支持的用戶(hù)數(shù)量是之前系統(tǒng)的三倍。這意味著終端用戶(hù)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(jìn)一步增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)性能。新型BFIC技術(shù)帶來(lái)更高的線(xiàn)性輸出功率和更優(yōu)的噪聲系數(shù)性能，從而顯著增強(qiáng)了gNodeB與客戶(hù)終端設(shè)備（CPE）間的信號(hào)水平。這些改進(jìn)不僅增加了用戶(hù)容量、擴(kuò)大了覆蓋范圍，還減少了部署所需的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備數(shù)量。通過(guò)降低CSP的資本支出（CAPEX），同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)性能，新型BFIC標(biāo)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(mǎn)足現(xiàn)代連接的需求。

FWA關(guān)鍵性能指標(biāo)

性能指標(biāo)在評(píng)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(jí)別，和更快的數(shù)據(jù)速率。以下是對(duì)這些性能指標(biāo)及其對(duì)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)影響的詳細(xì)解析：

EIRP（有效全向輻射功率）

EIRP代表天線(xiàn)輻射的總功率，它綜合了發(fā)射器功率和天線(xiàn)增益兩個(gè)因素。更高的EIRP意味著更強(qiáng)的信號(hào)傳輸，從而在接收端提高了信噪比。高EIRP還直接增強(qiáng)了系統(tǒng)在更長(zhǎng)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(duì)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(kuò)大，信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，進(jìn)而對(duì)信噪比產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)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(jì)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(hào)的最佳性能。

EIS（等效全向靈敏度）

EIS衡量接收器能夠檢測(cè)到的最小信號(hào)強(qiáng)度，本質(zhì)上是對(duì)接收器靈敏度的量化。更好的EIS使系統(tǒng)能夠檢測(cè)到更弱的信號(hào)，這在信號(hào)微弱的環(huán)境或基站覆蓋區(qū)域的邊緣尤其具有價(jià)值。結(jié)合高EIRP，良好的EIS確保了即使微弱的信號(hào)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(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)，因?yàn)樗苯記Q定了可用的MCS級(jí)別，進(jìn)而影響可實(shí)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(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，以確保信號(hào)完整性，但這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)速率降低。

MCS及數(shù)據(jù)速率：MCS級(jí)別代表了調(diào)制和編碼率的不同組合。更高的MCS級(jí)別對(duì)應(yīng)著更高的數(shù)據(jù)速率，但要求更強(qiáng)的信號(hào)（即更好的信噪比）才能有效運(yùn)行。有關(guān)MCS和信噪比的測(cè)量結(jié)果，請(qǐng)參見(jiàn)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(shí)出錯(cuò)概率降低，從而實(shí)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(jí)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(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。它表示發(fā)射符號(hào)的預(yù)期電壓值與實(shí)際接收符號(hào)之間的差異，能夠反映數(shù)字調(diào)制信號(hào)中的幅度和相位失真情況。EVM通過(guò)計(jì)算連接理想符號(hào)點(diǎn)與實(shí)際測(cè)量符號(hào)點(diǎn)的矢量長(zhǎng)度來(lái)得出；EVM值越大，表明信號(hào)失真越嚴(yán)重，比特位錯(cuò)誤發(fā)生的概率也越高。EVM可以相對(duì)于星座圖的最大/峰值功率或均方根（RMS）功率來(lái)表示。作為一項(xiàng)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，EVM被廣泛應(yīng)用于評(píng)估天線(xiàn)與相控陣之間的無(wú)線(xiàn)鏈路質(zhì)量，幫助工程師識(shí)別信號(hào)損傷源，并優(yōu)化發(fā)射器和接收器的設(shè)計(jì)，以提高信號(hào)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(hào)傳輸。左側(cè)顯示了一個(gè)理想的星座圖，其中發(fā)射的符號(hào)與其預(yù)期位置完美對(duì)齊。中間的圖樣中，引入了噪聲損傷，導(dǎo)致星座點(diǎn)從其參考位置擴(kuò)散開(kāi)來(lái)；這是信噪比較低所造成的影響。隨著信噪比的降低，這些點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步偏離理想位置，從而增加了符號(hào)被錯(cuò)誤解釋的可能性。右側(cè)則是對(duì)EVM的直觀(guān)展示，描繪了理想?yún)⒖键c(diǎn)與接收符號(hào)之間的矢量差異。該圖還突出了EVM如何相對(duì)于星座圖的峰值功率（綠色）或均方根功率（藍(lán)色）進(jìn)行測(cè)量；這兩種方法均用于評(píng)估無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的信號(hào)質(zhì)量。

圖5，EVM 16 QAM

信噪比及其影響

通過(guò)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(jí)別，并最大化數(shù)據(jù)速率。這些改進(jìn)對(duì)于提供高質(zhì)量的服務(wù)、滿(mǎn)足現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)日益增長(zhǎng)的需求不可或缺。

對(duì)于FWA及其它無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施而言，降低系統(tǒng)功耗是另一個(gè)核心要素。優(yōu)化上述關(guān)鍵性能指標(biāo)（如EIRP、EIS和SNR）有助于更輕松地實(shí)現(xiàn)更低的功耗要求。此外，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)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(guò)來(lái)，這也可以實(shí)現(xiàn)更低級(jí)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(guò)利用這些方法并優(yōu)化性能標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)優(yōu)勢(shì)

在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，有多種解決方案可供選擇以滿(mǎn)足AESA毫米波FWA的需求。然而，要達(dá)到前文所述的嚴(yán)格關(guān)鍵性能指標(biāo)，仍需要經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)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(shì)在于適用性：該方案既可服務(wù)于gNB蜂窩網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)（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(diǎn)（AP）和CPE的FWA市場(chǎng)。這種多功能性簡(jiǎn)化了運(yùn)營(yíng)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(gè)節(jié)點(diǎn)上采用統(tǒng)一的解決方案。

在接下來(lái)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(shí)際測(cè)量性能數(shù)據(jù)。為確保不同代際產(chǎn)品之間的準(zhǔn)確比較，我們采用了相同的測(cè)試設(shè)置來(lái)對(duì)比舊款設(shè)備與新一代BFIC的性能。

實(shí)測(cè)性能優(yōu)勢(shì)

Qorvo的FWA解決方案（見(jiàn)圖6）在EIRP和EIS等關(guān)鍵參數(shù)上實(shí)現(xiàn)了顯著提升。該解決方案及其BFIC芯片設(shè)計(jì)的改進(jìn)對(duì)于滿(mǎn)足上行鏈路發(fā)射和下行鏈路接收的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)至關(guān)重要。

圖6，面向FWA應(yīng)用的毫米波天線(xiàn)模塊

圖中所示方案彰顯了Qorvo解決方案的緊湊設(shè)計(jì)，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(chǎng)景。在接下來(lái)的段落和圖表中，我們將展示其性能指標(biāo)如何體現(xiàn)該方案在滿(mǎn)足嚴(yán)苛通信需求的同時(shí)，依然保持高效與可靠的能力。

更高的EIRP能夠確保更強(qiáng)的發(fā)射信號(hào)，從而擴(kuò)大覆蓋范圍并提升信號(hào)質(zhì)量；更優(yōu)的EIS則使接收器能夠捕捉到更微弱的信號(hào)。這兩點(diǎn)改進(jìn)使得即便面對(duì)極具挑戰(zhàn)的環(huán)境，也能獲得顯著增強(qiáng)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(jì)能夠從容應(yīng)對(duì)嚴(yán)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(hù)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(jī)、筆記本電腦及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)等多種設(shè)備的無(wú)縫連接。它可以部署在室內(nèi)或室外：室內(nèi)CPE直接在場(chǎng)所內(nèi)接收和分發(fā)無(wú)線(xiàn)信號(hào)；室外CPE則負(fù)責(zé)捕獲來(lái)自基站的信號(hào)，并將其傳輸至室內(nèi)單元進(jìn)行分發(fā)。根據(jù)是否集成Wi-Fi功能，CPE分為兩種類(lèi)型，既可將來(lái)自AP的信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)供用戶(hù)直接使用，也可將其轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號(hào)，通過(guò)路由器或交換機(jī)進(jìn)行有線(xiàn)分發(fā)。憑借其靈活性和變革性能力，5G FWA CPE在向終端用戶(hù)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(hù)容量和數(shù)據(jù)速率方面帶來(lái)的顯著提升。這些進(jìn)步使FWA部署的商業(yè)理由更具說(shuō)服力。

圖7，Qorvo舊款產(chǎn)品與當(dāng)前型號(hào)的比較

圖8，F(xiàn)WA用戶(hù)數(shù)量增長(zhǎng)對(duì)比

服務(wù)質(zhì)量（QoS）顯著提升

通過(guò)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(biāo)，我們進(jìn)一步闡釋了Qorvo BFIC的優(yōu)勢(shì)。如圖9、10和11所示，相較于舊款產(chǎn)品，當(dāng)今設(shè)備在信噪比和數(shù)據(jù)速率方面均實(shí)現(xiàn)了顯著提升。更高的信噪比支持采用更高級(jí)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(wèn)題。這些改進(jìn)為終端用戶(hù)帶來(lái)了更高的服務(wù)質(zhì)量。

本圖展示了新一代BFIC如何實(shí)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(cè)量值

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

圖10，下行鏈路數(shù)據(jù)速率測(cè)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(yàn)，這對(duì)于視頻會(huì)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(cè)量值

Qorvo的解決方案充分展現(xiàn)了深思熟慮的設(shè)計(jì)與先進(jìn)技術(shù)如何克服毫米波FWA和CPE部署中的挑戰(zhàn)。通過(guò)提升EIRP、EIS和信噪比等性能指標(biāo)，同時(shí)降低部署成本并提升可擴(kuò)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(shì)，Qorvo在為當(dāng)今和未來(lái)毫米波AP及CPE市場(chǎng)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(duì)滿(mǎn)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(xiàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合波束成形IC領(lǐng)域的最新進(jìn)展，有效應(yīng)對(duì)了毫米波技術(shù)固有的挑戰(zhàn)，包括傳播距離短和信號(hào)衰減大等問(wèn)題。通過(guò)在EIRP、EIS以及信噪比等關(guān)鍵性能指標(biāo)上實(shí)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(jìn)不僅能使覆蓋區(qū)域擴(kuò)大至原來(lái)的四倍，還能讓每個(gè)基站的用戶(hù)容量增加三倍，同時(shí)將每平方公里的部署成本降低70%。這一進(jìn)展提升了數(shù)據(jù)速率和QoS，更讓FWA和CPE的部署對(duì)運(yùn)營(yíng)商和消費(fèi)者而言都更具經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)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(jí)的高速連接。Qorvo解決方案的多功能性使其能夠同時(shí)應(yīng)用于gNodeB和CPE市場(chǎng)，凸顯了其可擴(kuò)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(lái)的網(wǎng)絡(luò)鋪平道路，使運(yùn)營(yíng)商能夠滿(mǎn)足當(dāng)下以及即將到來(lái)的6G時(shí)代連接需求。