固定無線接入（FWA）作為一項關鍵技術，可為家庭和企業提供高速、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創新所帶來的技術進步與市場影響——這些創新正在塑造毫米波FWA網絡的未來。

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探討新型波束成形IC如何應對FWA部署中的挑戰，以及Qorvo解決方案的設計優勢，如何簡化運營商的部署流程，使其能夠在毫米波通信生態系統的多個節點上采用統一的解決方案。

新型波束成形IC帶來的性能提升

新型波束成形IC通過顯著提升關鍵性能指標，有效應對了FWA部署中的挑戰；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，上行鏈路預算提高了18dB，下行鏈路預算則提高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量是之前系統的三倍。這意味著終端用戶將享受到更少的中斷、更高的數據速率，以及更優的QoS。

此外，信噪比（SNR）和數據速率效率的改善進一步增強了網絡性能。新型BFIC技術帶來更高的線性輸出功率和更優的噪聲系數性能，從而顯著增強了gNodeB與客戶終端設備（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備數量。通過降低CSP的資本支出（CAPEX），同時提升網絡性能，新型BFIC標志著向建立商業上可行的毫米波生態系統邁出了變革性的一步，以滿足現代連接的需求。

FWA關鍵性能指標

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，在決定信噪比（SNR）方面發揮著關鍵作用，而信噪比又直接影響數據傳輸的質量和速度。更高的信噪比能夠實現更穩健的通信，支持更高的調制與編碼方案級別，和更快的數據速率。以下是對這些性能指標及其對無線通信系統影響的詳細解析：

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還直接增強了系統在更長距離或潛在干擾環境下傳輸數據的能力。在毫米波系統中，最大化EIRP對于保持高性能并確保可靠的通信鏈路舉足輕重。

覆蓋范圍

由于路徑損耗的存在，發射器與接收器之間的距離是決定信噪比的關鍵因素。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。有效的系統設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，本質上是對接收器靈敏度的量化。更好的EIS使系統能夠檢測到更弱的信號，這在信號微弱的環境或基站覆蓋區域的邊緣尤其具有價值。結合高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可靠性。

信噪比（SNR）

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

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

信噪比的影響：高信噪比使得解碼復雜調制方案時出錯概率降低，從而實現了更高的數據吞吐量。相反，低信噪比則導致系統轉向更低階的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中數字信號質量的關鍵指標。它表示發射符號的預期電壓值與實際接收符號之間的差異，能夠反映數字調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。作為一項關鍵的性能指標，EVM被廣泛應用于評估天線與相控陣之間的無線鏈路質量，幫助工程師識別信號損傷源，并優化發射器和接收器的設計，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字信號傳輸。左側顯示了一個理想的星座圖，其中發射的符號與其預期位置完美對齊。中間的圖樣中，引入了噪聲損傷，導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。右側則是對EVM的直觀展示，描繪了理想參考點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中的信號質量。

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，毫米波系統能夠優化信噪比，以支持更高的MCS級別，并最大化數據速率。這些改進對于提供高質量的服務、滿足現代無線通信網絡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，降低系統功耗是另一個核心要素。優化上述關鍵性能指標（如EIRP、EIS和SNR）有助于更輕松地實現更低的功耗要求。此外，采用先進的設計技術，如功率放大器（PA）的數字預失真（DPD），可以提升發射器的整體效率并降低功耗。反過來，這也可以實現更低級別的以太網供電（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化性能標準，系統提供商可以將FWA的功耗降低40%至50%。

Qorvo解決方案的設計優勢

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鍵性能指標，仍需要經過精心設計的方案——這也正是Qorvo解決方案脫穎而出的原因。其一大關鍵優勢在于適用性：該方案既可服務于gNB蜂窩網絡市場（將5G設備連接到核心5G網的基站），也可應用于接入點（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系統的多個節點上采用統一的解決方案。

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

實測性能優勢

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

圖6，面向FWA應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能夠確保更強的發射信號，從而擴大覆蓋范圍并提升信號質量；更優的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的環境，也能獲得顯著增強系統的可靠性。這些性能提升直接轉化為更優的信噪比和更高的數據速率，使新一代Qorvo設計能夠從容應對嚴苛的FWA和CPE部署需求。

CPE作為連接家庭或辦公室與FWA網絡的關鍵設備，為用戶提供了超高速互聯網接入服務。作為FWA網絡與局域網（LAN）之間的橋梁，FWA CPE能夠實現智能手機、筆記本電腦及物聯網（IoT）系統等多種設備的無縫連接。它可以部署在室內或室外：室內CPE直接在場所內接收和分發無線信號；室外CPE則負責捕獲來自基站的信號，并將其傳輸至室內單元進行分發。根據是否集成Wi-Fi功能，CPE分為兩種類型，既可將來自AP的信號轉換為無線互聯網供用戶直接使用，也可將其轉換為以太網信號，通過路由器或交換機進行有線分發。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網服務方面發揮著核心的作用。

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

圖7，Qorvo舊款產品與當前型號的比較

圖8，FWA用戶數量增長對比

服務質量（QoS）顯著提升

通過審視視距（LOS）、信噪比（SNR）以及上下行數據速率等關鍵指標，我們進一步闡釋了Qorvo BFIC的優勢。如圖9、10和11所示，相較于舊款產品，當今設備在信噪比和數據速率方面均實現了顯著提升。更高的信噪比支持采用更高級的調制與編碼方案，從而獲得更快的數據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質量。

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

圖9，下行鏈路SNR與MCS測量值

隨著下行鏈路數據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，下行鏈路數據速率測量值

更高的上行鏈路數據速率確保了更流暢、更可靠的上傳體驗，這對于視頻會議和基于云的服務等應用至關重要。

圖11，上行鏈路數據速率測量值

Qorvo的解決方案充分展現了深思熟慮的設計與先進技術如何克服毫米波FWA和CPE部署中的挑戰。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。得益于這些優勢，Qorvo在為當今和未來毫米波AP及CPE市場打造尖端、高質量解決方案方面，處于領先地位。

結論

在日益互聯的世界，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重要。Qorvo公司創新的相控陣天線設計，結合波束成形IC領域的最新進展，有效應對了毫米波技術固有的挑戰，包括傳播距離短和信號衰減大等問題。通過在EIRP、EIS以及信噪比等關鍵性能指標上實現顯著提升，Qorvo優化了上下行鏈路預算；其中。上行鏈路預算提升18dB，下行鏈路預算提升10dB。這些改進不僅能使覆蓋區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%。這一進展提升了數據速率和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，優化了頻譜利用，能夠在從人口密集的城市區域到偏遠的鄉村地區等不同環境中平衡覆蓋范圍和容量需求。中頻段提供了基礎性的廣泛覆蓋，毫米波則在需求旺盛的區域提供了高容量、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。得益于這些創新，Qorvo正在為更高效、可靠且面向未來的網絡鋪平道路，使運營商能夠滿足當下以及即將到來的6G時代連接需求。