什么是波束賦形

什么是波束賦型（beamforming）

波束賦型是一種信號處理技術，它通過對每個天線發(fā)射的信號進行相位和幅度調整，將信號聚焦成一個狹窄的波束，定向發(fā)射到目標用戶。

怎么理解這個概念？

要從天線的角度來理解。

0dbi的天線

0dBi的天線指的是增益為0分貝相對于各向同性天線（isotropic）的天線。各向同性天線是一種理想化的天線，它在所有方向上均勻地輻射功率，其增益被定義為0dBi。

一個0dBi的天線它的能量是像太陽一樣，全向發(fā)射的。也就是說每個方向的能量都是均勻輻射的。

也就是說假設接收機在天線的一個點位上，只是接收到發(fā)射機一部分能量。并且由于多徑效應。效果還會打折。

隨著對信息接收的發(fā)展，速率越來越高，信號帶寬越來越寬，發(fā)射機的效率也越來越低。發(fā)射機的效率是隨著帶寬改變的，業(yè)內(nèi)也一直致力于改善發(fā)射機效率（前饋，預失真，DPD）

業(yè)內(nèi)一直有句話，天線是決定傳輸最后一公里的決定因素。

提升發(fā)射信號的利用率一直是射頻系統(tǒng)致力于改善的方向，傳輸越遠，需要的功率就越來越大，但是發(fā)射機的功率不能無限增加（成本，效率，實現(xiàn)難度）；另一邊如果提升接收端的效率——發(fā)射機的能量都被接收機接收，就可以降低對發(fā)射機的要求。

發(fā)射機的能量都被接收機接收的方法就是定向發(fā)射，用多個天線陣列完成天線的定向輻射（4G）。通過相位幅度的不斷調整，實現(xiàn)天線輻射方向的調整就是波束賦型。（5G NR）

波束賦型的主要優(yōu)勢包括：

提高信號強度：通過集中信號能量，波束賦型可以顯著提高特定方向上的信號強度，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速率和通信質量。

降低干擾：波束賦型可以減少對非目標方向的信號輻射，從而降低干擾，提高通信的可靠性。

提高頻譜效率：通過減少信號干擾，波束賦型可以提高頻譜利用率，支持更多用戶同時接入網(wǎng)絡。

擴展覆蓋范圍：波束賦型可以將信號集中到特定方向，有效擴展網(wǎng)絡的覆蓋范圍。

適應性強：波束賦型可以根據(jù)用戶的位置和移動動態(tài)調整波束的方向，以提供最佳的通信質量。

降低多徑效應：波束賦型技術可以將信號集中到特定的方向，減小了多徑效應的影響，提高了信號的質量和可靠性。

提高系統(tǒng)的抗干擾能力：波束賦型技術使得信號在特定方向集中傳輸，減小了來自其他方向的干擾信號的影響，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

自適應性：波束賦型技術可以根據(jù)系統(tǒng)需求和環(huán)境變化進行自適應調整，當信號傳輸環(huán)境發(fā)生變化時，波束賦型技術可以自動調整發(fā)射天線的方向和強度分布，以適應新的傳輸環(huán)境，從而提高傳輸效率。

盡管波束賦型技術具有巨大的優(yōu)勢，但其應用也面臨一些挑戰(zhàn)，如信道狀態(tài)信息(CSI)的獲取、算法復雜度以及硬件成本等。信道狀態(tài)信息的獲取往往受到噪聲和干擾的影響，難以達到理想的精度。此外，波束賦型算法非常復雜，需要大量的計算資源，這對基站和用戶的處理能力提出了更高的要求。

█?最后的話

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