为了更好地理解这一复杂概念,让我们通过一个类比来说明。我们将天线的覆盖范围想象成手电筒发出的光。手电筒的光线可以指向用户,但是如果用户离咱们很远,光线(即覆盖范围)就会变得很弱。
如果我们有两根手电筒,可以想到一种增强光线(即覆盖范围)的方法:即用另一根手电筒(或天线)从另一个方向也指向该用户。这样,两个光源(或天线波束)同时照射到用户,从而提高了效率。
现在,我们将这个类比应用到移动通信的现实世界中。
那么我们如何根据需要来调整天线波束的方向呢?这里要就说到今天主题:波束成形技术,它可以精确地控制信号的传输。
让我们通过一个演示来详细了解这一过程。
首先,我们从用户1的传输角度来考虑。假设用户1距离接收器很远,他传输的信号波前几乎并行到达天线。
接下来,想象一个接收该信号的天线。信号以一定的角度 a 到达天线,并在电路中被测量和处理。
但是,如果我们考虑第2根天线,它与第一根天线相隔一段距离d。信号将以延时(Δt)到达这根天线。这里就是波束成形的神奇之处:知道了这个延时,我们可以调整信号,使得两路信号在合路器中以相同的方式转发。这样,我们就能得到两个信号的叠加效果!
此外,假设现在有另一个信号来自另一个用户(用户2),在我们的示例中用红色表示。这是一个不需要的干扰信号。在我们的示例中,用户2的信号无延迟地到达两个天线。在第 1 根天线中,信号正常处理;在第 2 根天线中,我们对信号应用延时。这样,两个信号就会相互抵消,从而消除了干扰。
通过增加更多的天线,比如再增加第 3 根天线,我们就可以收集更多的功率,这在信号微弱且噪声较大的情况下尤其有利。同时,通过处理角度、距离和延时,我们可以增强信号,使其更强大、更有针对性。
总的来说,如果我们知道了所有变量(每个信号到达的角度、收集器天线元件之间的距离、相应的延时等),我们就可以对信号进行必要的调整,使得最终得到的信号完全符合我们的意愿。
虽然我们的类比和例子非常简单,但它们为理解波束成形的整个过程提供了一个非常有意思的角度。现在,当你再听到说波束成形时,相信你应该可以很好地理解它是如何实现的了。
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