在射频链路中，多径信号通常被认为是一种不受欢迎的噪声源。加州大学圣地亚哥分校的研究人员颠覆了传统的思维方式，利用了两束优于一束的优势。

正如您可能知道的，5G一直在努力在快速下载速度和覆盖率之间建立平衡，这通常是一种权衡。解决这个问题的一个可行的解决方案是研究多路径信号。

多径信号会在接收机处产生破坏性的求和，从而降低信号功率和噪声之间的关系。然而，有一种新的方法来减轻多径干扰；使用它。

利用多路径作为功能这是一个新颖的想法，加州大学圣地亚哥分校的研究人员写了一篇关于如何鈥两个梁总比一个好“本研究利用现代相控阵天线的波束形成能力，将射频功率分成多个波束，以优化无线信道算法。

用于多波束毫米波测试的室外DUT装置。图片使用由加州大学圣地亚哥分校

链路建立、吞吐量、覆盖率和可靠性是射频通信的四个关键方面。加州大学圣地亚哥分校的研究人员正在对前三个领域进行现有的研究；然而，他们的重点是在保持高吞吐量的同时提高可靠性。

在本文中，让我们深入研究这些研究人员试图解决的挑战，他们的解决方案是什么，最后，这个解决方案的好处和局限性是什么。

由于距离和大气效应，所有无线电系统都会受到衰减的影响。从****机到接收机的信号在不同的频率下衰减。保守地说，5G毫米波（~28ghz）频段的损耗可以超过120db/km。

频率（GHz）和大气气体的线性衰减，单位为dB/km。屏幕截图由红色和黑色

相控阵是毫米波技术的一种常见天线类型，它还必须解决诸如相位相干性 .

射频相位控制信号必须具有匹配良好的频率合成，这通常意味着使用相同的本振。每个信号链的电长度也会受到温差的负面影响。

高方向性天线方向图是实现毫米波技术合理链路预算的必要条件；然而，由于链路容易出现光束错位和阻塞，可靠性受到影响。

多波束系统充分利用了多径效应。

如前所述，希望缓解这两个问题是加州大学圣地亚哥分校团队进行的研究的重点。

加州大学圣地亚哥分校研究人员使用的研究测试平台在28千兆赫的频率下运行，400兆赫的带宽通过64单元相控阵传输。

该系统基于消费者现成（COTS）子系统，兼容5G NR，据说与单波束系统相比，产品的“吞吐量可靠性”提高了2.3倍。

多波束改善信噪比。

开发一个多波束系统需要两个主要的硬件功能，相位控制和功率控制，除了新的算法开发。为此，这些研究人员开发了一套算法集，完成了两个主要任务：波束训练和波束维护。

加州大学圣地亚哥分校研究人员的“mmReliable”的组成部分。

波束训练过程用于确定最大信噪比和吞吐量的最佳路径，无论是通过反射光束还是通过视线。

然后，利用相位和功率控制[视频]在相控阵上，多波束技术可以将更多的能量引导到最小的阻碍角，并建设性地增加相位。据说，这种工艺比传统的单梁系统提高了2.3倍。

这个解决方案的局限性和好处到底是什么？

总之，校正用户移动性天线失调和缓解阻塞路径是该技术的主要目标。研究数据显示，与标准mmWave 5G单波束技术相关的可靠性有了实质性的提高，同时总体吞吐量也有所提高。

多波束毫米波的四个评估。

在效益方面，从最大吞吐量、可靠性、吞吐量可靠性乘积和波束维护探测开销四个方面进行了分析。在每一个类别中，研究都表明了对单光束技术的全面改进。

尽管前景看好，但研究人员承认还有几个关键的局限性需要进一步研究。

首先，低损耗反射表面的存在是这项技术发挥作用的必要特征。

此外，在操作的波束维护阶段可能出现的跟踪错误可能需要额外的波束训练课程，因此存在性能开销。

最后，当前系统为一个用户使用一个射频链路。研究人员目前正在研究实现多用户场景的方法。

自电子控制天线技术出现以来，算法开发是自然的下一步。随着环境条件的变化，动态跟踪信噪比（SNR）和优化射频链路将成为mmWave技术商业化的必要条件。

加州大学圣地亚哥分校开发的多波束技术为使用多径效应作为有益设计标准的可行性提供了坚实的论据。

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