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固定无线接入（FWA）作为一项关键技术，可为家庭和企业提供高速、低延迟的宽带连接。借助Qorvo先进的波束成形IC（BFIC），工程师能够在其FWA解决方案中显著增强覆盖范围，将用户容量提升三倍，并将部署成本降低70%。本系列文章将探讨Qorvo射频前端和BFIC创新所带来的技术进步与市场影响——这些创新正在塑造毫米波FWA网络的未来。

在我们这个日益互联的世界中，5G已是常态，6G也已近在眼前；固定无线接入（FWA）已成为缓解频谱拥塞的关键技术。 通过利用高频毫米波频段，FWA能够提供高速、低延迟的宽带连接；这对于通过无线连接向家庭提供互联网服务至关重要。 实现这一能力的核心在于相控阵天线，它使FWA系统能够在毫米波频段传输强大、聚焦的信号，有效应对高频通信中常见的覆盖范围有限和信号穿透能力弱等挑战。

尽管毫米波网络已经在FWA市场上取得了一定进展，但仍面临一些阻碍。毫米波FWA技术存在的局限性包括 信号覆盖范围小 ，以及 对障碍物和环境条件（如雨水、植被）高度敏感 ，这使得在某些地区部署毫米波FWA颇具挑战性。这些挑战有时要求工程师在应用部署中做出权衡，以确保成本效益和效率。

在本文中，我们 将探讨这些FWA部署挑战，并提供一些创新解决方案；以及如何利用相同的有源电子扫描阵列（AESA）天线系统实现客户终端设备（CPE）的功能。此外，我们还将探讨专门针对FWA接入点（AP）和CPE大规模部署的低成本、可扩展设计示例。同时，内容还将包括Qorvo的设计如何提供特定优势，例如高信号强度和低信号噪声，以进一步增强现有的FWA基础设施。

图1，毫米波射频（RF）连接应用

固定无线接入的市场相关性

FWA技术的盈利能力在很大程度上受其部署区域的住户密度和地理环境影响。在住户密度极高的环境中，例如市中心城区，住户密度超过每平方公里1,600户，FWA的安装通常不会成为优先选择。这是因为包括光纤网络和其它宽带解决方案在内的许多无线替代方案已经广泛普及，使得FWA的竞争力降低。

在住户密度介于每平方公里400至1,600户之间的密集城区和城市地区，FWA有机会大展拳脚。这些地区通常采用无线和固定宽带解决方案相结合的方式。然而， FWA可以通过提供高速、低延迟的连接脱颖而出 ；特别是在传统有线宽带基础设施有限或部署成本过于高昂的地区。

住户密度为每平方公里120至400户的郊区是FWA实现盈利的主要目标区域。在这里，人口密度和基础设施成本之间的平衡使FWA成为一个极具吸引力的选择。郊区的部署受益于FWA的可扩展性和成本效益，使服务提供商无需大量物理布线即可提供可靠的互联网接入。

在住户密度低于每平方公里120户的农村和偏远地区，FWA面临挑战。 为了覆盖这些人口稀少的区域，通常需要长距离RF链路。 虽然FWA可以在这些地区提供连接，但与城市和郊区相比，其盈利能力有限，通常作为补充方案，而非主要的互联网接入方式。在下表1中，我们总结了FWA使用效果出色的典型区域。

表1，典型的FWA使用区域

分层部署方法

毫米波与中频段C波段频率的融合 ，为应对不同环境（如密集城区、市区、郊区和农村地区）中多样化的覆盖和容量需求，提供了一种稳健、分层的解决方案。中频段频率（即1-6GHz）能够支持更大的基站站点，实现广域覆盖，在人口密度较低的郊区和农村地区尤为有效。另一方面， 毫米波频率在提供高容量、低延迟连接方面表现出色 ，非常适合密集城区和城区中家庭对更高数据速率的需求。

这种分层策略通过发挥各频段的优势，优化了频谱利用率。中频段频率确保蜂窝网络和用户端设备的基础覆盖；毫米波则通过聚焦于高密度区域或靠近基站的地点，为这些区域带来补充，从而维持超过1Gbps的服务质量（QoS）水平。如图2所示，这一策略既支持能够利用最高调制与编码方案（MCS）下全部蜂窝容量的高性能家庭用户，也惠及从中频段稳健基线覆盖中受益的低性能家庭用户（调制与编码方案/MCS是衡量客户端设备与无线接入点间Wi-Fi连接参数的指标）。

图2：毫米波FWA覆盖范围与服务质量（QoS）对比

毫米波基站的加入显著提升了中频段覆盖区域内的网络容量，确保了即使在流量高峰期也能维持最低的QoS要求。 如图2所示，毫米波与中频段频率的分层部署，使得覆盖范围内的家庭用户能够享受到千兆级速度，同时所有用户均能保持可靠的QoS。这一策略构建了一个平衡且高效的网络基础设施，既提供了高性能，又保证了可靠性，满足了不同覆盖区域内用户的多样化需求。

波束成形IC的进展

近年来， 波束成形集成电路（BFIC）的技术进步显著加速了FWA在家庭中的部署，满足了日益增长的高速连接需求。 然而，与中频段和sub-6GHz的系统相比，毫米波无线电面临着独特的挑战。毫米波频率传输的信号在距离上的衰减速度远快于sub-6GHz或中频段信号。此外，由于半导体固有的物理特性，在毫米波频率下实现高功率放大器输出功率、良好的功率附加效率（PAE）、低噪声系数、高接收器灵敏度线性度，以及低直流功耗等关键性能指标，难度更大。与经过数十年优化、适用于商业无线应用且成熟且成本效益高的sub-6GHz生态系统不同，毫米波技术面临着更高的成本和复杂性，这使得无线提供商和通信服务提供商（CSP）在广泛部署方面面对更大挑战。不过，对此已有解决方案。

为克服这些挑战， 毫米波系统采用了相控阵天线 ；这种天线利用多个振子来引导或收集能量，如图3所示。通过调整每个天线振子上信号的幅度和相位，相控阵能够将能量指向所需方向，同时最小化在非所需方向上的能量损失。尽管相控阵天线已在政府市场中使用了五十多年，但这些系统往往依赖于高成本技术。然而，如今的商用阵列天线已消除了这些高成本障碍。要实现毫米波通信生态系统的商业化，关键在于降低资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX），同时确保可扩展性并提供高质量服务。BFIC和天线阵列设计方面的新技术进展，已解决了这些成本及部署层面的挑战。

图3，AESA天线图案

我们还将在后续的文章中继续探讨新型波束成形IC如何应对FWA部署中的挑战，以及Qorvo解决方案的设计优势，如何简化运营商的部署流程，使其能够在毫米波通信生态系统的多个节点上采用统一的解决方案。