5G/NR-波束赋形技术

波束赋形（Beamforming）又叫波束成型、空域滤波，是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。可以理解为赋予一定形状集中传播的电磁波。

波束赋形技术通过调整相位阵列的基本单元的参数，使得某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉。波束赋形既可以用于信号发射端，又可以用于信号接收端。波束赋形的一个特点是赋形的方向随着相位的改变而改变，这意味着我们可以根据需求调整它的方向。

5G波束赋形

5G NR通信过程中采用了两种波束赋形技术，数字波束赋形和模拟波束赋形。

根据波束赋形处理位置和方式的不同，可分为数字波束赋形，模拟波束赋形，以及混合波束赋形这三种。

• 模拟波束赋形

是通过处理射频信号权值，通过移相器来完成天线相位的调整，处理的位置相对靠后。其特点是基带处理的通道数量远小于天线单元的数量，因此容量上受到限制，并且天线的赋形完全是靠硬件搭建的，还会受到器件精度的影响，使性能受到一定的制约。

• 数字波束赋形

数字波束赋形则在基带模块的时候就进行了天线权值的处理，基带处理的通道数和天线单元的数量相等，因此需要为每路数据配置一套射频链路。数字波束赋形的优点是赋形精度高，实现灵活，天线权值变换响应及时；缺点是基带处理能力要求高，系统复杂，设备体积大，成本较高。Sub 6G频段一般采用数字波束赋形。

• 混合波束赋形

混合波束赋形是融合了数字和模拟两者的优点，基带处理的通道数目明显小于模拟天线单元的数量，复杂度大幅下降，成本降低，系统性能接近全数字波束赋形，非常适用于高频系统。

在现代通信系统中，波束赋形技术被广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达和无人机等领域。例如，在5G通信中，波束赋形技术可以使基站天线阵列自适应地调整波束方向，从而将信号聚焦在特定的用户上，提高数据传输数率和距离。此外，波束赋形技术还可以减少信号的干扰和衰落，提高通信质量和可靠性。