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[科技] 4G和5G移动通信系统中的波束成形技术：如何“形成”波束

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猪-别走丢了 发表于 2022-4-4 06:56:39 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
现在，您会问我们“如何形成波束？”。如果您想以一种清晰明了的方式来理解这种机制，则需要转向枯燥乏味的数学知识中。我们将在后面的文章（基本概念：阵列天线）中研究这种数学知识解释方式，但是在学习枯燥的数学知识之前，让我们对波束形成的原理有一些直观的了解。

形成波束（Beamforming）的最简单方法是将多个天线排列成阵列。对齐这些天线天线元件的方法有很多，但是最简单的方法之一就是沿一条线对齐天线，如以下示例所示。您应该在此处看到的直观想法是：当在天线阵列中放置更多天线单元时，您将获得更清晰的波束。

注意：此示例图是由Matlab PhaseArrayAntenna工具箱创建的。

4G和5G移动通信系统中的波束成形技术：如何“形成”波束 第1张图片

更多的天线单元可以形成更窄的波束


将天线单元排列成阵列形式的另一种方法是将天线单元排列在二维正方形中，如以下示例所示。您应该在此处看到的直观想法是，在天线阵列中放置更多天线单元时，您将获得更窄的波束。

4G和5G移动通信系统中的波束成形技术：如何“形成”波束 第2张图片

正方形天线阵列：天线单元越多形成的波束就越窄


4G和5G移动通信系统中的波束成形技术：如何“形成”波束 第3张图片

正方形天线阵列：单元数越多波束越窄


现在让我们考虑另一种二维天线阵列，天线阵列的形状不是正方形，如下所示。您可以得到的直觉是，波束沿有更多天线单元数的方向轴压缩得更窄。

4G和5G移动通信系统中的波束成形技术：如何“形成”波束 第4张图片

波束沿有更多天线单元数的方向轴压缩得更窄


注意：此示例图是由Matlab PhaseArrayAntenna工具箱创建的。
波束成形技术

有几种不同的方法可以实现波束成形。以下是最常用的几种技术：

1、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方向图（辐射形式）的技术。

2、基于DSP的相位处理：这是一种通过改变通过每个天线的信号的相位来改变波束方向图（辐射形式）的技术。使用DSP，您可以不同地更改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的特定波束方向图。

3、通过预编码进行波束成形：这是一种通过应用特定的预编码矩阵来更改波束方向图（辐射形式）的技术。这是LTE中使用的技术。在LTE中，以下传输模式隐式或显式地实现“ BeamForming（波束成形）”。

TM 6-使用单个传输层的闭环空间复用。

TM 7-波束成形（天线端口5）

TM 8-双层波束成形（天线端口7和8）


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标签：移动通信系统波束成形枯燥乏味解释方式在后面的
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