2023年11月19日星期日

設計固定無線接入 (FWA) 系統時需要考慮的 5 個因素


5G最早的用途之一會是固定無線接入(FWA),後者能夠提供千兆級網速。向家庭、公寓或企業提供 FWA 所花費的時間和成本僅是傳統電纜/光纖安裝的一小部分。fm350-gl就像任何其他技術進步一樣,FWA 帶來了新的設計難題,讓人們需要做出新的技術決策。下面我們將深入探討在設計 FWA 系統時需要考慮的五個因素:

1.頻譜選擇:毫米波還是 6 GHz 以下

第一個要做出的決策是 FWA 使用毫米波還是 6 GHz 以下頻率:

毫米波。這類較高的頻率能夠以低成本提供大量的連續頻譜。毫米波支持寬達 400 MHz 的分量載波,能夠實現千兆級數據速率。其中的挑戰是植被、fwa建築和幹擾等障礙的影響會導致路徑損耗。但是,不要認為 FWA 只能在基站與家庭之間視線障礙較少的環境中使用。實際上,FWA 在城市和郊區環境下都可以表現良好。植被和幹擾確實帶來了挑戰,但是可以使用天線陣列提供高增益來克服這些問題。

6 GHz 以下頻率。這類較低的頻譜有助於克服障礙物導致的問題,但是也要付出一定代價。由於只能提供 100 MHz 的連續頻譜,因此數據速率較低。

有效使用頻率范圍(6 GHz 以下或毫米波)對於實現擴展部署來說至關重要。無論在何種情形中,進行選擇時都需要均衡考慮目標速率與覆蓋范圍。

2.使用天線陣列實現更快的數據速率

FWA 系統還需要采用有源天線系統(AAS) 和大規模 MIMO(多路輸入/多路輸出),以便提供千兆級服務。

AAS提供了許多定向天線波束。這些波束在不到一微妙的時間內重新定向,進而實現波束形成,用於補償高頻率下的較大路徑損耗。

大規模 MIMO使用由數十、數百甚至數千個天線組成的陣列,能夠同時向每位用戶傳輸單個或多個數據流。這既提升了容量和可靠性,又實現了高數據速率和低延遲。波束形成還可以減少小區間幹擾並優化信號覆蓋。

3.全數字或混合波束形成

第三個考慮因素是采用什麼類型的波束形成——全數字還是混合型。

全數字方法,在毫米波基站應用中,最顯而易見的選擇是升級當前的平台。您可以探索用於 6 GHz 以下頻率的全數字波束形成大規模 MIMO 擴展平台,但這並不是即插即用型解決方案。

全數字方法存在以下限制:功耗。數字波束形成需要使用許多低分辨率模數轉換器 (ADC)。但是,具有高采樣頻率和標准有效位數分辨率的 ADC 可能產生大量功耗。這樣的功耗會成為接收器的瓶頸。對於全數字波束形成解決方案來說,具有海量帶寬的大型 AAS 是一個巨大挑戰。從根本上說,功耗會限制這種設計。

在密集城市環境中需要使用二維掃描。所需的掃描范圍取決於部署場景。在高密度的城市部署中,方位角(約 120°)和仰角(約 90°)方向都需要較寬的掃描范圍。對於郊區部署,仰角平面的固定或有限掃描范圍(20°)可能就足夠了。郊區部署只需有限的掃描范圍或一半的有源信道,就能夠實現相同的全向性輻射功率(EIRP),從而有效降低了功耗和成本。

混合方法,是混合波束形成,其中預編碼和組合在基帶和 RF 前端模塊 (FEM) 區域中完成。由於 RF 鏈、模數轉換器和數模轉換器的總數量有所減少,混合波束形成既能實現與數字波束形成相似的性能,同時又可以節省能源並降低複雜度。

混合波束形成的另一個優勢是,可以同時滿足郊區部署的固定或有限掃描范圍(<20°)和高密度城市部署所需的寬方位角(約120°)和仰角(約90°)掃描范圍。

4.PA 技術選擇:SiGe 還是 GaN

在選擇用於 FWA 前端的技術時,需要考慮系統在 EIRP、天線增益和噪聲系數 (NF) 方面的需求。這些都由波束形成增益確定,而波束形成增益則由陣列大小確定。目前,您可以選擇使用 SiGe 前端或 GaN 前端來滿足所需的系統需求。

在無線基礎設施中,設備壽命必須至少為10年,因此可靠性至關重要。對於 FWA 來說,綜合考慮可靠性、成本、低功耗和陣列尺寸後,選擇 GaN 比選擇 SiGe 更好。

5.從現有的 RF 技術中選擇

最後一個考慮因素是選擇實際應用中正在使用的產品解決方案。多家 RF 公司已經有意支持研發6GHz以下和厘米波/毫米波 FWA 基礎設施。

此外,在5G基礎設施領域中,還必須考慮以下幾個因素:集成,滿足高溫條件下的被動冷卻需求。


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