什么是波束成形?
由于无线电波是肉眼不可见的，我们以光源为例。单个灯泡的光源是发散的，会向四周照射，而手电筒的光源是具有方向性的，可以照亮指定的位置。同样，无线电波也可以实现如同手电筒一样的指定方向的波束，定向地传输无线信号。
图1 光源和波束
如何实现波束成形?
使用由多个天线阵元组成的阵列同时发送无线电波，使无线电波汇聚成一束波束。通过特定的方式调整每个天线阵元的幅值和相位，就可有实现波束方向的调整。
图2 天线阵元和波束
波束成形方式
模拟波束成形
模拟波束成形只有一路数字通道，使用功分器将一路数字通道分成多路，每一路通过模拟移相器连接到独立的天线。通过调整每一路模拟移相器的相位，实现波束成形。由于相位调整是通过数字通道后端的模拟移相器实现的，所以称这种方式为模拟波束成形。
数字波束成形
数字波束成形具有多路数字通道，通过调整每一路数字通道的相位，实现波束成形。每个天线单元均连接到独立的数字通道，与模拟波束成形不同，数字波束成形可以产生多个波束。由于相位调整是通过数字通道直接实现的，所以称这种方式为数字波束成形。
混合波束成形
混合波束成形是模拟波束成形和数字波束成形的结合，既有多路数字通道，又有多路模拟移相器。
模拟波束成形具有高性价比，可以实现Massive MIMO系统；数字波束成形具有高灵活性，可以产生多个不同信息的波束。模拟波束成形和混合波束成形通常用于数字通道成本较高的场景，如毫米波频段；在Sub 6G频段，模拟波束成形、数字波束成形和混合波束成形均有广泛应用。
图3 三种波束成形方式
波束成形的应用
5G基站、下一代WiFi，智能无线充电、车联网、智能驾驶、使用MIMO天线的5G手机等等，这些应用均依赖于波束成形。
图4 波束成形的应用
例如，车联网需要车辆之间相互感知并建立实时通信，在通信中分享车辆的传感器信息，其中的关键技术就是建立低延迟高稳定的实时通信，并且车辆之间的通信互不干扰，波束成形便是实现这一关键技术的有效途径。
图5 波束成形在车联网中的应用
两辆车相对移动的过程中，通过波束成形，实时调整波束的角度，实现两辆车的通信波束实时对准（即波束追踪）。目前，业界提出了多种波束追踪算法，如何去验证这些算法？是摆在用户面前的难题。
波束成形解决方案
曾益科技提供的波束成形解决方案为用户提供了灵活的硬件和软件，可以帮助用户快速的验证算法，进行算法的反复迭代和优化，使产品可以早日面向市场，在激烈的市场竞争中获得先机。
波束成形解决方案包含数字/模拟通道、数字/模拟天线、上位机/FPGA软件，用户可以根据自己的实际需求，灵活的选择通道、天线、软件，实现模拟、数字、混合波束成形。
图6 64阵元模拟相控阵天线
