波束赋形（Beamforming）又叫波束成型、空域滤波，是一种阵列定向发送和接收信号的信号处理技术，它既可以用于信号发射端，又可以用于信号接收端。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，从而产生波束。其原理就是利用波的干涉，我们曾经物理中也学过波的干涉，当波峰和波峰，或者波谷和波谷相遇，则能量相加，波峰更高，波谷更深; 当波峰和波谷相遇，两者则相互抵消。

基站发出的电磁波同样也是波，通过干涉之后也会是类似的现象。

因此对于基站来说，如果天线的信号全向发射的话，基站周围的手机只能收到有限的信号，大部分能量都会浪费掉。而如果能通过波束赋形把信号聚焦成几个波束，专门指向各个手机发射的话，承载信号的电磁能量就能传播地更远，而且手机收到的信号也就会更强。5G频段更高，尤其是毫米波频段，覆盖范围更小，为了增强5G覆盖，波束赋形应运而生。

为了获得更加集中的信号，两个天线对往往是不够的，天线个数越多，电磁波传播方向越集中，实现电磁波单方向传播，在5G中我们通常会使用多天线矩阵。

关于多天线矩阵就要谈到外一个概念Massive MIMO（大规模天线技术），是第五代移动通信（5G）中提高系统容量和频谱利用率的关键技术。它最早由美国贝尔实验室研究人员提出，研究发现，当小区的基站天线数目趋于无穷大时，加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响全都可以忽略不计，数据传输速率能得到极大提高。尤其是毫米波频段，载波频率的提高显著加大了无线信号的传播损耗，减少了天线的覆盖面积，也大大减小了天线单元的物理尺寸，使得在相同的物理空间里能够安装更多的天线单元，从而可以使用天线阵列、波束赋形等技术加大无线信号的覆盖范围，补偿路径损耗。

波束赋形可分为两种: 数字式波束赋形和模拟式波束赋形。

数字式波束赋形由于处理的是数字信号，因为传播的电磁波是是模拟信号。所以对于下行链路其工作在DAC之前和上行链路工作在ADC之后，调整数字信号的幅度和相位权值，从而可以明确区分不同的波形，因此可以支持多通道多用户的不同传输模式，可以并行获得很多路不同的输出信号，同时测量来自不同方向的信号（TM）。但是因此每条RF链路都需要一套独立的DAC、ADC、混频器、滤波器和功放器等。

模拟式波束赋形是在发射端DAC之后完成波束赋形的信号处理，接收端ADC之前完成波束赋形，处理的是模拟信号。

如果5G NR的天线数量进一步增加，使用数字式波束赋形，那么每个天线单元上都必须有一个DAC或者ADC。如果有100个天线单元，那么就要有100个DAC或者ADC；这就让天线变得非常臃肿复杂，功耗也大大增加。如果使用模拟式波束赋形，由于多路信号其实是对一个输入信号的相位或者振幅调整，只需要在波束赋形处理矩阵之前有1个DAC或者ADC即可，因此硬件设计非常的简单。

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