生活在科技大爆發(fā)的時(shí)代里，你是否感覺到一絲慶幸？ 虛擬現(xiàn)實(shí)、自動駕駛，無數(shù)令人血脈僨張的新型應(yīng)用正在井噴式地爆發(fā)，模糊了虛擬和現(xiàn)實(shí)的邊界，并深刻地改變著我們觸碰和認(rèn)知世界的方式。而這，對于通信人而言卻是一場艱苦卓絕的戰(zhàn)斗。眾說周知，無線通信依托于電磁波傳播，最寶貴的資源莫過于頻帶。為防止移動通信網(wǎng)、無線電視、廣播、軍用頻段等的相互干擾，每個(gè)國家都對無線頻段的使用做出了嚴(yán)格的劃分。根據(jù)電磁波在空氣中傳播的特性，6G赫茲以下頻段因其在空氣中衰減小、穿透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被視為優(yōu)質(zhì)頻帶資源，很多依托無線電的應(yīng)用都集中在這一頻段資源上，因此無比擁擠。另一方面，用戶對移動通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)需求正呈現(xiàn)爆發(fā)性的增長，特別是需要實(shí)時(shí)傳輸大量數(shù)據(jù)的無線應(yīng)用，如視頻直播、高清電話會議、虛擬現(xiàn)實(shí)游戲等，對網(wǎng)絡(luò)容量是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。而“關(guān)鍵型任務(wù)機(jī)器通信”（mission-critical machine type communication） 又對通信的可靠性和時(shí)延提出了極為苛刻的要求，此類應(yīng)用包括工業(yè)自動化、車輛通信等。1000倍于4G LTE 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量和1毫秒極低時(shí)延已逐漸成為業(yè)界對下一代無線通信網(wǎng)要求的共識。面對強(qiáng)烈需求，背靠緊缺資源，如何滿足科技爆發(fā)時(shí)代最底層速率的需求，為社會架起一條高速信息管道？ “5G”正在給出答案。5G （Fifth Generation），即第五代無線通信系統(tǒng)，是在走過模擬通信、第二代、第三代和正在經(jīng)歷的第四代LTE系統(tǒng)之后，通信人正在攀登的另一座高峰。一個(gè)體系的革新?lián)Q代，其中必包含了無數(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)，5G也是如此。筆者將與你分享其間的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，大規(guī)模天線陣列。它的應(yīng)用不單可以大幅度提升網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗(yàn)，也將對通信行業(yè)產(chǎn)成深遠(yuǎn)的影響，1分鐘下載一部高清電影的時(shí)代已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。波束成形理解大規(guī)模天線首先需要了解波束成形技術(shù)。傳統(tǒng)通信方式是基站與手機(jī)間單天線到單天線的電磁波傳播，而在波束成形技術(shù)中，基站端擁有多根天線，可以自動調(diào)節(jié)各個(gè)天線發(fā)射信號的相位，使其在手機(jī)接收點(diǎn)形成電磁波的疊加，從而達(dá)到提高接收信號強(qiáng)度的目的。從基站方面看，這種利用數(shù)字信號處理產(chǎn)生的疊加效果就如同完成了基站端虛擬天線方向圖的構(gòu)造，因此稱為“波束成形”（Beamforming）。通過這一技術(shù)，發(fā)射能量可以匯集到用戶所在位置，而不向其他方向擴(kuò)散，并且基站可以通過監(jiān)測用戶的信號，對其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，使最佳發(fā)射方向跟隨用戶的移動，保證在任何時(shí)候手機(jī)接收點(diǎn)的電磁波信號都處于疊加狀態(tài)。打個(gè)比方，傳統(tǒng)通信就像燈泡，照亮整個(gè)房間，而波速成形就像手電筒，光亮可以智能地匯集到目標(biāo)位置上。