beamforming波束赋形解析

Beamforming是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标用户，从而提高目标用户的解调信噪比，这对改善小区边缘用户吞吐率特别有效。

Beamforming可以获得阵列增益、分集增益和复用增益。

Beamforming 通常有两大类实现方式：MIMO Beamforming和DOA Beamforming。

MIMO Beamforming（简称MIMO-BF）技术。

利用信道信息对发射数据进行加权，形成波束的一种波束赋形方法。

MIMO-BF技术又可分为开环和闭环两种模式。

开环Beamforming技术利用上行信道信息，对发射信号进行加权，不需要接收端反馈信道信息给发射端，发射端通过上行信道自行估计得到。

开环Beamforming技术对覆盖和吞吐量的提升都有比较明显的效果。

但是，由于需要利用上行信号估计下行发送权值，处理时延大，因此适用于低速场景。

另外，开环Beamforming技术利用了上下行信道的互易特性，故系统实现时需要对各个收发通路进行校正。

闭环Beamforming技术需要终端反馈信道信息如码本（Codebook）给发射端，利用反馈信息对发射信号进行加权。

同样由于受反馈时延的影响，闭环Beamforming技术也只在低速场景有较好的性能。

另外，由于受反馈精度的影响，闭环Beamforming技术总体上比开环的性能要略差，但系统实现相对简单，不需要对天线收发通道进行校正。

根据业界情况，目前TDD系统只使用开环Beamforming技术，而闭环Beamforming技术则应用于FDD系统。

DOA Beamforming（简称DOA-BF）技术。

通过估计信号的到达角（DOA：Direction of Arrinal），利用DOA信息生成发射权值，使发射波束主瓣对准最佳路径方向的一种波束赋形方法。

与MIMO-BF相比，DOA-BF有以下特点：1）DOA-BF技术要求天线阵列间距小（通常小于一个载波波长），在多径丰富的场合分集效果比较差，在非直视径（NLOS：Non Line of Sight）场合，由于DOA估计不准也会使性能下降。

“
波束管理（Beam Management）是移动通信系统中波束赋形（Beamforming）的策略和过程，用于实现最佳的信号覆盖和干扰抑制。

在Massive MIMO系统中，波束管理尤为重要。

以下是Massive MIMO系统中波束管理的具体步骤：
1.扫描（Scanning）：在预定义的时间间隔内，发送参考信号（Reference
Signal）的波束会在不同的空间方向上轮发，以寻找最优的波束传输方向。

2.测量（Measurement）：UE（用户设备）接收到参考信号后，会测量并
选择接收质量最好的波束。

3.报告（Reporting）：UE将波束测量结果上报给基站（gNB）。

4.指示（Indication）：基站根据UE上报的测量结果，指示UE选择指定的
波束。

5.失败恢复（Failure Recovery）：如果发现新的更优的波束，基站会进行波
束失败恢复流程，重新配置并使用新的波束。

在上述步骤中，波束扫描是基站针对终端的不同位置在不同方位、倾角的多个窄带波束中选择最优波束进行发射，以达到增强下行覆盖、减少干扰的效果。

nr小区下行调度功能参数"NR" 指的是5G移动通信标准中的新无线接入技术（New Radio）。

在5G NR小区中，下行调度功能参数涉及到无线资源的分配和调度，以确保高效的数据传输。

以下是一些与NR 小区下行调度功能相关的典型参数：1. 带宽（Bandwidth）：下行带宽是指分配给NR 小区的频谱范围，以确定可用的频谱资源。

带宽通常以赫兹（Hz）为单位。

2. 调制方式和编码率（Modulation and Coding Scheme，MCS）：这些参数影响了数据的调制方式和纠错编码率，以确保在有限的频谱资源下实现最佳的数据传输速率和可靠性。

3. 传输块大小（Transport Block Size）：传输块大小指的是每个调度的传输块中携带的比特数。

这个参数与数据传输的效率直接相关。

4. 调度周期（Scheduling Periodicity）：调度周期定义了调度信息的传送间隔，即调度指示的更新频率。

较短的调度周期可能会提高系统的灵活性，但会引入更多的控制开销。

5. 调度信息类型：包括控制信息、用户数据和共享信道等。

调度信息的类型对小区的运行方式和性能有重要影响。

6. 资源网格（Resource Grid）：它是频域和时域上的资源分配矩阵，描述了在物理层上如何分配资源。

这与下行调度直接相关。

7. 波束赋形（Beamforming）：这是一个涉及天线和波束的技术，通过优化信号方向性来提高信号质量。

波束赋形与下行调度功能共同协作，以优化信道质量。

8. 调度优先级（Scheduling Priority）：当小区中有多个用户需要服务时，调度优先级可用于确定哪些用户将首先得到服务。

9. 最大传输功率（Maximum Transmit Power）：定义了小区可用于下行传输的最大功率水平，以确保在覆盖范围内提供足够的信号强度。

这些参数的设置和调整通常需要根据网络的实际需求、负载情况以及物理环境等因素进行优化。

波束成形方向向量公式
波束成形（Beamforming）是一种通过控制信号传输方向来实现信号
传输和接收效果优化的技术。

它主要应用于无线通信领域，包括无线通信
系统、雷达和声纳等领域。

波束成形的目标是使波束在特定方向上的信号
能量最大化，以实现更好的通信效果。

其中w是波束成形的权重向量，a是传输数组的天线元素，d是天线
元素之间的间距，k是波数，θ是待成形的波束的方向。

波束成形方向向量公式基于波束的干涉原理和天线组成的线阵。

干涉
原理是指在线阵的各个天线元素上，由于它们与目标之间的距离不同，接
收到的信号的相位差也不同，通过调整权重向量中各个元素的相位和幅度，可以使来自目标方向上的信号的相位差最小，从而实现波束方向的调整。

波束成形的目标是最大化波束方向上的信号能量。

在实际应用中，波
束成形需要通过优化算法来确定权重向量w，使得波束能够在目标方向上
最大化。

常见的优化算法包括最小均方误差（Minimum Mean Square Error，MMSE）法、最小方差无偏估计（Minimum Variance Unbiased Estimation，MVUE）法等。

在无线通信系统中，波束成形方向向量公式的应用可以显著提高信号
传输的效率和质量。

例如，在当前的5G通信系统中，由于波束成形技术
的应用，可以实现更高的传输速率和更大的覆盖范围。

总之，波束成形方向向量公式是一种数学表示形式，用于描述通过调
整天线元素的幅度和相位来实现波束在特定方向上的最大化的方法。

它是
现代通信领域中波束成形技术的理论基础，并在无线通信系统中发挥着重
要的作用。

5G(NR)与波束赋形(BeamfOrming)#5G#波束斌形波束赋形技术在4G(1TE)网络中已被广泛应用,其主要用于提高网络小区性能。

波束斌形对于5G(NR)蜂窝通信中更加重要,它可以帮助在更高频率范围(如厘米波和毫米波中)部署5G网络;因为在这些频率范围内要实现完整的小区覆盖，必须补偿高频信号的高路径损耗。

5G(NR)网络中动态波束控制也非常重要;终端设备(UE)由于移动,其他物体(如汽车甚至人体)都会阻挡无线电波的传播影响信号传输。

下面这些例子都会影响无线通信：•固定无线接入场景中,家庭客户端设备(CPE)连接到室外5G基站(BS)。

在这种场景下波束扫描可确定使用的最佳波束。

•道路上行驶的车辆连接网络时,波束(BF)也需要动态变换(或切换)。

波束赋形对波束赋形(Beamforming)支持是5G(NR)无线网络一项基本能力,这将影响物理层和更高层资源分配和使用；这是由于无线网络基于两个基本物理资源:同步(SS/PBCH)块和信道状态信息参考信号(CSI-RS)O波束赋形(BF)基本原理是在天线阵列中使用大量天线(振子)；每个天线都可以通过移相器和衰减器进行控制；天线(振子)长度通常是无线信号波长的一半，通过调整每个天线相位以控制波束发射方向。

优化后在上行(U1)中发送相同的方向上发送(下行)波束，这意味着天线及其控制逻辑必须能够测量信号的“到达角”。

如果信号来自天线前方某一方向,则所有元件将同时接收到信号的相位前沿。

如果角度为45度,天线将接收到信号的相位前随时间扩展。

通过测量到达相位前沿与天线之间的时间延迟,可以计算到达角。

为在同一方向发送信号，发送信号相位前沿应该以相同的时间扩展发送。

相移可以在数字域或模拟域中完成。

Λ∕2antennaAttenuatorPhaseshifter二一和老朗一起宇5G5G(NR)网络中波束赋形(BF)不仅在水平方向，而且在垂直方向上能够引导波束,这也被称为3DMIMO o为了能够做到这一点天线需要放在一个正方形中,既均匀方阵(UIIifOrmSquareA1Tay-USA)中。

5G波束赋形1. 什么是5G波束赋形？5G波束赋形（5G beamforming）是指通过调整天线的辐射模式，使得无线信号在特定方向上更加集中和聚焦的技术。

它是5G通信系统中的一项重要技术，可以提高信号传输的效率和容量，降低干扰，并提供更稳定和高速的无线连接。

2. 5G波束赋形的原理和工作方式5G波束赋形的原理基于天线阵列的技术。

在传统的无线通信系统中，天线通常以全向性辐射信号，无法将信号聚焦在特定的方向上。

而5G波束赋形通过控制天线阵列中每个天线的相位和幅度，使得信号能够在特定方向上相干叠加，形成一个聚焦的波束。

具体而言，5G波束赋形包括两个主要步骤：波束发射和波束接收。

在波束发射方面，基站通过调整天线阵列的相位和幅度，将信号聚焦在特定的方向上。

这样，接收设备就可以更好地接收到来自基站的信号，提高了信号的接收质量和速率。

在波束接收方面，接收设备通过调整天线阵列的相位和幅度，将天线的接收灵敏度最大化。

这样，接收设备可以更好地接收到来自特定方向的信号，降低了来自其他方向的干扰。

3. 5G波束赋形的优势和应用5G波束赋形技术具有以下优势和应用：3.1 提高信号传输效率和容量通过将信号聚焦在特定方向上，5G波束赋形可以提高信号的传输效率和容量。

传统的无线通信系统中，信号会在多个方向上辐射，导致信号的衰减和干扰。

而5G 波束赋形可以将信号集中在用户所在的方向上，减少了信号的衰减和干扰，提高了信号的传输效率和容量。

3.2 降低干扰5G波束赋形可以通过将信号聚焦在特定方向上，降低来自其他方向的干扰。

在传统的无线通信系统中，由于信号在多个方向上辐射，可能会与其他设备的信号相互干扰。

而5G波束赋形可以将信号聚焦在特定方向上，减少了与其他设备的干扰，提高了通信的可靠性和稳定性。

3.3 支持大规模多用户通信由于5G波束赋形可以将信号聚焦在特定方向上，因此可以支持大规模多用户通信。

传统的无线通信系统中，由于信号在多个方向上辐射，可能会导致频谱资源的浪费和用户之间的干扰。

波束形成综述
波束形成（Beamforming）是指利用合理的信号处理技术，在接收端
或发射端对信号进行处理，以产生方向性强、能量集中的波束。

波束形成
技术在通信、雷达、声学和医学等领域中都有广泛的应用。

波束形成技术的主要应用方法是基于方向性传输函数和波束成形算法。

其中，方向性传输函数是波束成形中最重要的参数之一，它表征了传导线
路在不同方向上的响应。

波束成形算法则是通过对该参数进行处理，实现
波束形成的过程。

波束形成技术有很多种实现方式，主要包括模拟波束形成和数字波束
形成。

模拟波束形成是使用外部硬件或模拟电路来生成波束，而数字波束
形成是利用数字信号处理技术进行实现。

总体而言，波束形成技术有很多的优势，包括增强信号的信噪比、降
低信道干扰、提高传输速率和延长传输距离等。

因此，在许多实际应用中，波束形成技术已被广泛应用，并在不断地发展和创新中。

传统波束成形算法
传统的波束成形算法，也被称为常规波束形成（Conventional Beamforming, CBF），是一种在传感器阵列中选择一个最佳波束方向以提升信号接收质量的方法。

它的基本思路是把阵列中所有传感器的接收信号进行加权叠加，并根据不同的波束方向选择不同的权值。

这种算法主要分为固定波束形成和自适应波束形成技术。

固定波束形成是一种设定了固定权重和相位设置的天线阵列技术，其主要功能是将主要接收波束指向特定方向，从而增强来自该方向的语音信号并尽量减小其他方向的干扰信号。

需要注意的是，传统的波束成形算法需要知道声源的角度（Direction of Arrivals，DOA），以便进行进一步的干扰抑制。

在声学环境较为复杂的情况下，角度信息可能难以准确估计，这会限制传统波束成形算法的效果。

NR波束赋形1. 引言NR波束赋形（Beamforming）是一种用于无线通信系统的关键技术，它可以显著提高信号传输的可靠性和性能。

本文将介绍NR波束赋形的基本概念、原理、应用以及未来的发展趋势。

2. 基本概念NR波束赋形是一种通过调整天线阵列中各个天线的相位和幅度，以形成特定方向的波束来发送和接收信号的技术。

通过将信号集中在特定方向上，波束赋形可以提高信号的接收强度和信噪比，从而提高系统的容量和覆盖范围。

3. 原理NR波束赋形的原理基于干涉和相位调控。

在发送端，通过改变天线阵列中各个天线的相位和幅度，可以使得信号在特定方向上相干叠加，形成一个强大的波束。

在接收端，通过采用最大比合并（Maximum Ratio Combining）等技术，可以将来自不同天线的信号进行合并，提高信号的接收质量。

4. 应用NR波束赋形在无线通信系统中有广泛的应用。

以下是几个常见的应用场景：4.1 无线通信系统NR波束赋形可以提高无线通信系统的容量和覆盖范围。

通过将信号集中在特定方向上，可以减少信号的传播损耗和干扰，提高信号的接收强度和质量。

这对于提高用户体验和网络性能非常重要。

4.2 智能交通在智能交通系统中，NR波束赋形可以用于车辆间通信和车辆与基础设施之间的通信。

通过将信号集中在特定方向上，可以提高通信的可靠性和稳定性，从而提高交通系统的安全性和效率。

4.3 无人机通信NR波束赋形可以应用于无人机通信中，提高无人机与地面站之间的通信质量和距离。

通过将信号集中在特定方向上，可以减少信号的传播损耗和干扰，提高通信的可靠性和稳定性。

5. 发展趋势随着5G技术的快速发展，NR波束赋形在无线通信领域的应用前景非常广阔。

以下是未来发展的几个趋势：5.1 多天线技术随着天线阵列技术的不断进步，未来将会出现更多的天线元素和更复杂的天线结构，以实现更高的波束赋形效果。

多天线技术将成为未来NR波束赋形的重要发展方向。

5.2 深度学习深度学习技术在无线通信中的应用也将成为未来的发展趋势。