當無線信號向信號接收終端傳輸時，人們常常想為什么不能直接集中信號對準目標進行發送，而是向著廣闊的空間發射信號呢？其實這就涉及到了波束賦形的概念，這個似乎非常簡單，就像所有人都知道它卻沒有人想到它一樣。

波束賦形（Beamforming，BF）是自適應陣列智能天線的一種實現方式，是一種在多個陣元組成的天線陣列上實現的數字信號處理技術。波束賦形的目標是根據系統性能指標，形成對基帶（中頻）信號的最佳組合或者分配。具體地說，其主要任務是補償無線傳播過程中由空間損耗、多徑效應等因素引入的信號衰落與失真，同時降低同信道用戶間的干擾。因此，首先需要建立系統模型，描述系統中各處的信號，而后才可能根據系統性能要求，將信號的組合或分配表述為一個數學問題，尋求其最優解。

波束賦形技術是如何工作的

在發射端，波束賦形器控制每一個發射裝置的相位和信號幅度，從而在發射出的信號波陣中獲得需要相長和相消干涉模式。在接收端，不同接收器接收到的信號被以一種恰當的方式組合起來，從而獲得期盼中的信號輻射模式。

可是實際上，有時最簡單的概念執行起來卻是最困難的，尤其是想在那些低價位的無線產品中實現的話，就更有難度了。但所幸目前來說，波束賦形技術已經在高端的802.11n和802.11ac無線路由器中部署應用，并開始逐步普及開來。下面來看看它是如何工作的。

波束賦形技術示意圖

那些不支持波束賦形的無線路由器（或無線接入點）和無線適配器在進行數據廣播時，幾乎是向所有方向上平均傳遞信號的。而為了使更多的數據到達目標設備，而不是輻射到大氣中，那些支持波束賦形的無線設備則將信號傳遞集中在面向每個客戶端上，進行集中地數據傳輸。

我們可以通過一個形象的圖片（如下圖）來了解，不支持波束賦形的無線設備就像一個沒有遮擋的燈泡（信號發射器），是向所有方向輻射光（數據）的。而支持波束賦形的無線設備則像是有遮擋的燈泡，只向著無遮擋處發光一樣，支持波束賦形的無線路由器只集中向接入的無線客戶端發射信號。

采用波束賦形技術后的信號示意圖（右）

如果Wi-Fi客戶端也支持波束賦形技術的話，無線路由器和客戶端可以交換各自的位置有關的信息，以確定最佳的信號傳遞路線。任何發射波束賦形信號的設備被稱為波束賦形發射器，接收波束賦形信號的設備則被稱為波束賦形接收器。

波束賦形技術的特點

波束賦形技術可以幫助改善無線帶寬的利用率，而且可以提高無線網絡的傳輸范圍。因此，使用該技術可以提高視頻流、語音質量，以及其他對帶寬和延遲敏感的無線傳輸等應用。

波束賦形技術可以被采用多入多出（MIMO）技術的無線發射器和接收器所使用，通過使用多個天線來進行數據的發送和接收，以期達到提高無線吞吐量和無線覆蓋范圍的目的。MIMO技術是基于802.11n標準推出，并繼續在802.11ac標準中被重用和升華的一項無線傳輸技術。

而實際上，波束賦形技術是802.11n標準的一個可選功能，但建立這些標準的國際機構（IEEE）并沒有說明它究竟是如何被實施。現在用戶買的路由器可能會采用這種技術，但如果在你的筆記本電腦的Wi-Fi適配器不支持該技術的話，想實現波束賦形是行不通的。

一些廠商對此開發了預先支持波束賦形配對的802.11n套件，但那些設備往往是昂貴的，所以并沒有對市場產生很大的影響。

未采用波束賦形技術的信號示意圖（左）和采用波束賦形技術的信號示意圖（右）

為了避免這樣的窘境，在今天采用802.11ac標準的高端設備中，IEEE并沒有犯同樣的錯誤。他們規定生產802.11ac無線產品的設備制造商不是一定要采用波束賦形技術，但是如果一旦采用了，就需要按照統一規定進行設計和應用，這就確保了以后每家公司的產品將可以相互兼容波束賦形技術。

Wi-Fi適配器也是決定波束賦形效果的重要條件

假設今后一臺802.11ac無線路由器支持波束賦形技術，而你的Wi-Fi適配器（無線網卡）不支持該技術，但他們還是會很好地在一起工作，只是不能將波束賦形技術的最大優勢發揮出來罷了。

綜上所述，隨著采用802.11ac標準的無線產品普及，搭載波束賦形技術的無線設備為無線用戶提供了更為有效率的傳輸和覆蓋應用，也為身處移動互聯時代的消費者提供了更為節能而有效的無線傳輸解決方案。