什么是波束赋形？ beamforming _知识分享

波束赋形原理
众所周知，BF(BeamForming)波束赋形是一种成熟的天线技术。LTE等蜂窝 *** 应用此技术来提高整体性能，雷达通过使用BF来识别对象。由于它允许在更高频率范围内部署5G，因此BF技术在5G蜂窝通信中尤为重要。例如其中的厘米波和毫米波频谱，需要实现足够的小区覆盖，来补偿这些频率的高路径损耗。另外，移动的物体（例如汽车甚至人体）可能会阻挡视线路径而发生阻塞情况，动态控制光束的能力也同样重要。考虑如下例子：

在固定无线接入场景中，家庭中的客户端设备（CPE）连接到室外5G基站BS 。在这里，不涉及移动性，波束扫描程序将确定要使用的更佳波束。
相比之下，当道路上行驶的汽车连接时，BF需要是动态的（可转向或可切换）。

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具有传输信号时间色散的BF相控阵馈电 *** 示例
5G NR中的BF应该能够不仅在水平方向而且在垂直方向上引导波束，这有时也被称为3D MIMO 。为了能够做到这一点，天线需要放在一个正方形中，称为均匀方阵。以下是128个交叉极化天线的示例：

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均匀方阵
通过将天线和无线电设备进行非常紧密的封装，可以创建具有集成天线、模数转换器和功率放大器的天线解决方案。目前可以支持带有32、64或256根天线的交叉极化天线，如下图所示，在DAC后面是基带部分Baseband，它以数字形式创建和分析信号，由多个大容量数字信号处理器( DSP )组成。

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基于Massive MIMO的解决方案
如上所述，通过测量到达不同天线单元的信号的相位前沿，可以测量信号从哪个方向进入（角度）。为了将无线电能量以相同的方向引导回UE，也使用了相同的原理。这意味着将从天线产生不同方向的波束。通过使用不同的天线组合，可以同时为位于不同方向的不同UE创建不同的波束。
然而，天线后面的功率放大器的数量决定了天线可以同时产生多少个波束。例如：8个光束可以用8个功率放大器产生。面临的挑战是将放大器装入天线并减少/消除它们产生的热量以及限制它们对彼此造成的干扰。
由于使用矩阵，还可以在水平和垂直方向上改变无线电波束的方向。在某些情况下，它被称为3D波束赋形。由于5G NR在非常高的频段(FR2)中运行，由于这些频段中的无线电传播特性不佳，因此从BS创建波束的概念将是5G NR的必要条件。
类似的原理也可以用在UE的接收端或gNB接收端。相位阵列可以设置为放大从某个方向到达的信号，这意味着接收器可以在特定方向上聚焦其天线，这也称为接收侧波束赋形。
波束管理中的操作

波束测量：UE基于每个波束向BS提供测量报告。
波束检测：UE基于与配置阈值相关的功率测量来识别更佳波束。
波束恢复：UE配置了基本信息以在连接丢失的情况下恢复波束。
波束扫描：在BS使用多个波束覆盖一个地理区域并以预先指定的间隔扫描它们。
波束切换：UE在不同波束之间切换以支持移动场景。