beamforming

beamforming被定义为两种基本类型：内在的和外在的。

内在的beamforming被设计为用来提升Wi-Fi访问点的传播性能，通过精确的计算来决定最佳的Wi-Fi信号组合或到接收端的最佳路径。但如果没有外在的客户端反馈，访问点无法得知是否该路径是最佳的或者他们是否在顺畅工作。

外在的beamforming使用详细的来自客户端的信道矩阵。但是，当前的Wi-Fi客户端并不支持该802.11n可选特性。

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。

2009年2月5日，Ruckus Wireless对思科系统公司认可了beamforming在提高Wi-Fi性能方面的价值表示赞同，并且描述了beamforming增强的系统性能，这些性能是实现下一代802.11n技术高性能和可靠性方面的基础。　Beamforming这种通过集成在芯片上的数字信号处理器来实现的技术，是802.11n标准的可选部分，并且目前还没有在商业客户芯片中实施。

“通过传播beamforming获得足够的信号增益和覆盖，需要做许多系统级别的工作，而不只是获得用户的反馈和对实时干扰的信号控制”Steve Martin，Ruckus Wireless工程技术副总裁说。“仅仅实施beamforming芯片集而不做系统级别的优化，就好像让一个机器人驾驶一辆跑车----有其他车辆在前面突然猛转他就不知所措了。”

Ruckus Wireless引入了beamforming系统，该系统在物理层使用了智能天线阵列和智能天线控制软件，在不断变化的射频环境中，令系统性能得到优化。与其他厂商兼容，但并不依赖于他们产品的客户端反馈，Ruckus专利的BeamFlex智能Wi-Fi天线系统是业界首创的，能够使用802.11a/b/g/n自带的媒体访问控制(MAC)层协议来持续优化性能的系统。

而且，Ruckus beamforming天线阵列有很多定向天线构成，可以实时进行配置，无需人工干预即可对访问点在方向和Wi-Fi信号组合上进行完全控制，同时可以主动回避和反射干扰。由于这些控管，Ruckus智能Wi-Fi接入点可提供比一般接入点多三倍信号覆盖范围，更可确保更稳定传输性能。

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

MIMO Beamforming（简称MIMO-BF）技术是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）技术是通过估计信号的到达角（DOA：Direction of Arrival），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。因此，DOA-BF技术对密集城区使用效果不是很理想，而对农村和郊区等场合比较有效。但从业务发展的角度考虑，农村和郊区的业务量需求通常不高，采用DOA-BF实现的代价又比较高，因此而MIMO-BF技术通常由于天线间距都比较大，搜集多径的能力比较强，特别适合在话务量高的密集城区使用，以提升系统容量，有效降低高话务区域的建网成本或扩容成本。

2）DOA-BF技术对天线阵元的一致性要求比较高。因此，系统实现时不仅需要进行收发通道校正，还需要进行天线校正，而校正不理想时会使系统性能下降，故DOA-BF系统实现复杂度比较高简单来说，基站发射的功率在空间的分布不平衡。比如用户在北边，就把功率集中发到北边，其它方向的功率就比较小（功率的总和基本是常数）。这是通过8根天线的array合成的效果。实用意义不大。

基站发射的功率在空间的分布不平衡。