在之前的文章中我們曾經(jīng)提到，毫?米波頻段?將為移動通信帶來顛覆?性提升（點擊查看），為更大帶寬、更高速率、更大容量、更低時延的網(wǎng)絡(luò)通信提供頻譜基礎(chǔ)。

在傳統(tǒng)的天線扇區(qū)覆蓋中，天線的輻射范圍近似于圓形（圖1），這樣的全向發(fā)射使得移動終端（如手機(jī)）只能收到有限的信號。對于移動終端而言，到基站的直線距離才算是有效覆蓋，其他區(qū)域都是浪費(fèi)的；如果能將信號波束集中發(fā)射，那么承載信號的能量便能傳得更遠(yuǎn)，終端所收到的信號也就更強(qiáng)。

在對通信覆蓋和容量要求日益提升的今天，通過控制天線輻射，減少浪費(fèi)精準(zhǔn)傳送，已是普遍訴求。波束形成技術(shù)（Beamforming）便是解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù)。

圖1

那什么是波束形成呢？簡單來說就是通過集中電磁波，并控制它的方向，以達(dá)到信號能量集中和定向發(fā)送的一種技術(shù)。

舉個例子

以光為例，單個燈泡發(fā)出的光是沒有方向性的，雖然能夠照亮四周，但是對于特定的位置或遠(yuǎn)方便無法顧及，只能不斷向四周耗散；而手電筒則可以把光集中到一個方向發(fā)射，能量更為聚焦，從而照得更遠(yuǎn)更集中。

對于無線通信，無線信號的波束控制比手電筒的光束更為復(fù)雜。單個天線只能全向覆蓋。兩個同相位的波束在特定方向上疊加會互相增強(qiáng)，反之，反相位疊加會相互抵消甚至完成消失。利用這一原理，可以對多個波束的相位和幅度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使得某一方向上波束能量最強(qiáng)，達(dá)到增強(qiáng)信號的效果。

而多個波束即可組成相控陣，用以波束形成和指向控制，能夠大幅提高信號強(qiáng)度和通信距離。

細(xì)數(shù)波束形成為移動通信帶來的多項優(yōu)勢：

波束形成通過集中能量在特定方向上傳輸信號，能夠顯著增強(qiáng)信號強(qiáng)度，減少信號衰減的影響，提高通信距離

波束形成使得天線可以形成高度定向的波束，提供方向性傳輸。這種定向性有助于減少多路徑干擾和相鄰信道之間的干擾，提升信號的可靠性和傳輸質(zhì)量

通過將發(fā)射能量集中在終端所在的方向上，波束形成可以顯著提高接收端的信號強(qiáng)度，從而提高信噪比（SNR）。更高的信噪比有助于提高通信系統(tǒng)的性能和數(shù)據(jù)傳輸速率。

波束形成結(jié)合MIMO技術(shù)（多輸入多輸出），允許基站同時向多個用戶發(fā)送定向信號，減少用戶之間的干擾，可以顯著提高系統(tǒng)容量和頻譜效率

通過精確的波束形成，可以避免不必要的能量散射到非目標(biāo)方向，提高通信的可靠性和抗干擾能力