和字面上的意思一样，即波束赋形是一种形成波束的技术。
那么在这种情况下，波束Beam是什么意思呢？可以理解为“一套天线系统的电磁波辐射模式（传播模式）”。简单地说，波束形成是一种构造天线雷达方向图的技术，如下图所示。
上面看着很简单，但要真正的实现却是非常复杂，通常很难理解。所以下面只介绍这项技术的框架。首先我们从这项技术的需求来源来说起。
为什么需要波束赋形技术？
我们先看看下面的两个示意图。假设有两个天线系统，这两个天线发射的总能量完全相同。本文来“通信百科”公众号整理发布
- 在Case 1中，天线系统在所有方向上都以几乎相同的量辐射能量。天线周围的三个ue也将接收几乎相同数量的能量，但是没有定向到这些ue的大部分能量被浪费。
- 在Case 2中，辐射模式（“波束”）的信号强度以特定的方式“赋形”，即在朝向ue的方向上的辐射能量比没有朝向ue的其他部分的辐射能量要更大。
关于如何实现波束赋形的非常高层次的解释可以如下说明。它表示一组数据进入一个特定的函数，该函数形成一个特定的波束，并通过波束传输数据。Beam的形状和方向取决于所使用的函数类型。这种特殊函数通常被称为波束赋形函数BeamForming Function、映射函数Mapping Function或空间滤波器Spatial Filter。应用相同的映射函数或空间滤波器意味着它形成相同的波束（即相同方向、相同形状、相同功率的波束）。
现在的问题是如何实现这些映射函数（或波束赋形算法）。简单地说，映射函数的主要组成部分是：本文来“通信百科”公众号整理发布
- 阵列中的天线单元数；
- 阵列中天线单元结构；
- 应用于每个数据（信号）路径的相位和振幅=>这可以在基带的软件或射频或毫米波频率的硬件（电路）中完成。
怎样“赋形”成波束？
现在，你会问“我们怎样才能形成一个波束Beam？”。如果想准确而清晰地理解这一机制，就需要我们去研究枯燥乏味的数学。我们在这里就不深入讨论其数学机制了，下面让我们对波束形成的原理，先建立一些直观的yw认识吧。
通常，形成波束的最简单方法是在一个阵列中放置多个天线。我们有许多不同的方法来对齐这些天线单元，但是最简单的方法是沿着如下示例所示的方式来对齐排列天线。可以很直观的看到，如果在阵列中放置更多天线单元，天线越多，形成的波束更为清晰直接。
第二种方法是将元素排列成二维正方形，如以下示例所示。同样，可以很直观的看到，当在阵列中放置的天线单元越多，我们将获得更为清晰的波束。
现在让我们考虑另一种二维数组，其中数组的形状不是正方形，如下图所示。我们也能很直观的看到，轴方向的天线元素越多，光束压缩得更厉害。
波束赋形的几种技术
上面我们已经对“波束赋形”了比较直观的yw认识，那么它是通过什么技术来实现的呢？我们有多种不同的方法来实现波束赋形，下面是三种最常用的技术，我们简单介绍一下。
- 开关阵列天线：这是一种通过从天线系统的阵列中有选择地打开/关闭天线来改变波束图（辐射形式）的技术。
- 基于DSP的相位控制：这是一种通过改变通过每个天线的信号相位来改变波束图（辐射形式）的技术。使用DSP，可以改变每个天线端口的信号相位，以形成最适合一个或多个特定ue的特定波束图。
- 预编码波束赋形：这是一种通过应用特定的预编码矩阵来改变波束图（辐射形式）的技术。是LTE中使用的技术，在LTE中，以下传输模式隐含地或显式地实施“波束赋形”。本文来“通信百科”公众号整理发布TM 6-使用单个传输层的闭环空间复用；TM 7-波束形成（天线端口5）；TM 8-双层波束形成（天线端口7和8）。
今天先到这，相信你对波束赋形技术有了一个直观的认知，感谢您的阅读。
声明：本文由“通信百科”公众号整理发布，转载请注明出处。
