乘興而歸！芯靈通科技 2024 上海MWC完美落幕！

2024.7.19

在之前的文章中我們曾經提到，毫米波頻段將為移動通信帶來顛覆性提升，為更大帶寬、更高速率、更大容量、更低時延的網絡通信提供頻譜基礎。

在傳統的天線扇區覆蓋中，天線的輻射范圍近似于圓形（圖1），這樣的全向發射使得移動終端（如手機）只能收到有限的信號。對于移動終端而言，到基站的直線距離才算是有效覆蓋，其他區域都是浪費的；如果能將信號波束集中發射，那么承載信號的能量便能傳的更遠，終端所收到的信號也就更強。

在對通信覆蓋和容量要求日益提升的今天，通過控制天線輻射，減少浪費精準傳送，已是普遍訴求。波束形成技術（Beamforming）便是解決這一難題的關鍵技術。

那什么是波束形成呢？簡單來說就是通過集中電磁波，并控制它的方向，以達到信號能量集中和定向發送的一種技術。

舉個例子

以光為例，單個燈泡發出的光是沒有方向性的，雖然能夠照亮四周，但是對于特定的位置或遠方便無法顧及，只能不斷向四周耗散；而手電筒則可以把光集中到一個方向發射，能量更為聚焦，從而照地更遠更集中。

對于無線通信，無線信號的波束控制比手電筒的光束更為復雜。單個天線只能全向覆蓋。兩個同相位的波束在特定方向上疊加會互相增強，反之，反相位疊加會相互抵消甚至完成消失。利用這一原理，可以對多個波束的相位的和幅度進行精準控制，使得某一方向上波束能量最強，達到增強信號的效果。

而多個波束即可組成相控陣，用以波束形成和指向控制，能夠大幅提高信號強度和通信距離。

細數波束形成為移動通信帶來的多項優勢：

• 波束形成通過集中能量在特定方向上傳輸信號，能夠顯著增強信號強度，減少信號衰減的影響，提高通信距離
• 波束形成使得天線可以形成高度定向的波束，提供方向性傳輸。這種定向性有助于減少多路徑干擾和相鄰信道之間的干擾，提升信號的可靠性和傳輸質量
• 通過將發射能量集中在終端所在的方向上，波束形成可以顯著提高接收端的信號強度，從而提高信噪比（SNR）。更高的信噪比有助于提高通信系統的性能和數據傳輸速率。
• 波束形成結合MIMO技術（多輸入多輸出），允許基站同時向多個用戶發送定向信號，減少用戶之間的干擾，可以顯著提高系統容量和頻譜效率。

• 精確的波束形成，可以避免不必要的能量散射到非目標方向，提高通信的可靠性和抗干擾能力

波束形成器是毫米波通信系統中關鍵的射頻前端，它負責發射和接收具有高度方向性的波束。通過精確控制相位陣列天線中的每個元素，波束形成芯片可以動態地調整信號的方向，從而實現對特定區域的聚焦覆蓋，大幅提高信號質量與系統容量。借由波束形成技術的應用不僅增強了信號的穿透力，還有效減少了信號衰減，確保了遠距離通信的可靠性。為毫米波通信的發展賦予更廣闊的可能性！