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)內也一直致力于改善發(fā)射機效率(前饋,預失真,DPD)
業(yè)內一直有句話,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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