波束赋形技术

  • 时间 :2018-07-27
  • 作者 :佰马科技
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  “波束赋形(Beamforming)又叫波束成型、空域滤波,是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。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。波束赋形既可以用于信号发射端,又可以用于信号接收端。”


    波束赋形的目标是根据系统性能指标,形成对基带(中频)信号的最佳组合或者分配。具体地说,其主要任务是补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真,同时降低同信道用户间的干扰。因此,首先需要建立系统模型,描述系统中各处的信号,而后才可能根据系统性能要求,将信号的组合或分配表述为一个数学问题,寻求其最优解。


关于波束赋形的基本原理,可以首先考虑自由空间中电磁波的远场辐射情况。

(1)当只存在单个天线振子时,以同极化方向从各个角度对电场振幅进行观测时,信号是各向同性衰减的,即不存在方向选择性。

(2)如果增加一个同极化方向的振子,且两个振子处于同一位置时,即使两个天线发射信号可能存在一定的相差,但从任何角度观测,两列波的相差并不随观测角度的变化而发生变化,因此信号仍然不存在方向选择性。

(3)如果增加一个同极化方向的振子,且两个振子保持一定间隔,则两列波之间会发生干涉现象,即某些方向振幅增强,某些方向振幅减弱(振幅增强部分的能量来自于振幅减弱部分)。


      波束赋形技术已经在TD-SCDMA系统中得到了成功的应用,在TD-LTE R8中也采用了波束赋形技术。在TD-LTE R8的PDSCH传输模式7中定义了基于单端口专用导频的波束赋形传输方案。TD-LTE R9中则将波束赋形技术扩展到了双流传输方案中,通过新定义的传输模式8引入了双流波束赋形技术,并定义了新的双端口专用导频与相应的控制、反馈机制。


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