什么是EIS（等效全向靈敏度）？

EIS（等效全向靈敏度）的全稱(chēng)是Effective Isotropic Sensitivity，用于描述信號(hào)接收系統(tǒng)的實(shí)際接收性能。

為什么不直接用接收機(jī)的接收靈敏度，而要引入EIS呢？下面我們以一個(gè)實(shí)際的信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)模型為例來(lái)解釋。

信號(hào)從發(fā)射機(jī)出來(lái)，經(jīng)過(guò)射頻線纜會(huì)經(jīng)歷損耗，到達(dá)發(fā)射天線會(huì)把信號(hào)定向集中形成增益，然后經(jīng)過(guò)自由空間傳播損耗到達(dá)接收天線，接收天線又有接收增益，再由經(jīng)歷射頻線纜經(jīng)歷損耗傳遞至接收機(jī)。如果到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度大于接收機(jī)的靈敏度，信號(hào)將被成功接收到。

但是，這個(gè)計(jì)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，可以把一些相對(duì)穩(wěn)定的變量封裝起來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。我們把發(fā)射機(jī)、發(fā)射端線纜以及發(fā)射天線的綜合性能封裝起來(lái)，形成了EIRP（等效通向輻射功率）這個(gè)指標(biāo)。類(lèi)似地，我們?cè)侔呀邮仗炀€天線、接收端線纜以及接收機(jī)的綜合性能封裝起來(lái)，就形成了EIS等效全向靈敏度這個(gè)指標(biāo)。

這樣下來(lái)，上面的算法就成了：

EIRP - 自由空間傳播損耗 ≥?EIS

這個(gè)計(jì)算公式就簡(jiǎn)單多了，我們用EIRP減去傳播路損，如果得到的值大于EIS，那么信號(hào)就可以被成功接收。

一般來(lái)說(shuō)，天線的發(fā)射和接收的角度比較寬，EIRP和EIS僅適用于單個(gè)傳播方向，如果沒(méi)有指定，那么這是可能的“最佳”方向，也就是發(fā)射天線能量最集中的方向以及接收天線增益最高的方向。

EIS還屏蔽了接收系統(tǒng)的一些細(xì)節(jié)。例如，接收機(jī)會(huì)產(chǎn)生一定量的噪聲，這些噪聲將被其自身的天線接收，從而抬升底噪并降低靈敏度?；蛘?，接收機(jī)模塊或饋電布置的存在可能會(huì)無(wú)意中改變天線的輻射方向圖。

也就是說(shuō)，接收機(jī)靈敏度和天線增益只是理想化的數(shù)字，而EIS則表示了它們組合在一起的實(shí)際性能，這個(gè)性能往往比理論值要低。

在5G階段，Massive MIMO 成為主流，這需要幾百甚至上千的天線振子來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，每個(gè)天線元件和射頻收發(fā)信機(jī)之間都采用電纜連接是不切實(shí)際的，對(duì)于毫米波來(lái)說(shuō)尤為如此。因此，把天線和射頻收發(fā)信機(jī)組合成一個(gè)單元的 AAU（有源天線單元）成為了主流方案。

隨著AAU的引入，天線和收發(fā)信機(jī)緊密耦合，使用傳統(tǒng)的發(fā)射功率和接收靈敏度已不再適用，而更傾向于采用EIRP和EIS這兩個(gè)指標(biāo)。比如，在3GPP TS38.104中定義了基站類(lèi)型1-O和2-O，它的發(fā)射和接收性能都是通過(guò)OTA（Over The Air）的形式測(cè)試的，測(cè)得的指標(biāo)就是EIRP和EIS。

1-O 要求適用于在 FR1 （Sub-6GHz）上運(yùn)行的基站，2-O 要求適用于在 FR2 （mmWave）上運(yùn)行的基站。?1-O 和 2-O 都屬于OTA類(lèi)型的基站，要求適用于輻射接口邊界的遠(yuǎn)場(chǎng)。

基站類(lèi)型1-O/2-O

為了測(cè)量EIS，需要在暗室設(shè)置一個(gè)信號(hào)源來(lái)產(chǎn)生已知信號(hào)。信號(hào)強(qiáng)度是在被測(cè)設(shè)備所在的位置測(cè)量的，然后計(jì)算出理想各向同性接收機(jī)接收的功率以及系統(tǒng)誤碼率。

如果誤碼率高于指定閾值，則發(fā)射功率將遞增，直到誤碼率降至閾值以下。也就是說(shuō)，EIS是誤碼率高于閾值的最小功率。