Beamforming is een signaalverwerkingstechniek die wordt gebruikt om de richtingsgevoeligheid van verzonden of ontvangen golven, zoals radiogolven, akoestische golven of geluidsgolven, te verbeteren. Het gaat om het combineren van signalen van meerdere bronnen (antennes, transducers of microfoons) op een manier die hun fase en amplitude verandert. Door deze parameters aan te passen, kan beamforming een gerichte energiebundel in een specifieke richting creëren, terwijl interferentie uit andere richtingen wordt verminderd. Dit verbetert de efficiëntie en effectiviteit van communicatie-, detectie- of beeldvormingssystemen.
Beamforming-theorie is geworteld in golffysica en signaalverwerkingsprincipes. Het maakt gebruik van het concept van constructieve en destructieve interferentie om golfenergie in een gewenste richting te richten of te concentreren. Door de relatieve fase en amplitude van signalen uit meerdere bronnen te regelen, zorgt beamforming ervoor dat golven elkaar in de beoogde richting versterken, waardoor de signaalsterkte wordt gemaximaliseerd en de signaalverslechtering of interferentie uit ongewenste richtingen wordt geminimaliseerd.
De basisprincipes van beamforming omvatten ruimtelijke filtering, waarbij signalen uit meerdere bronnen worden gecombineerd om de gewenste richtingen te benadrukken en tegelijkertijd signalen uit andere richtingen te onderdrukken. De vorm van de bundel is ook afhankelijk van fasecoherentie, waardoor wordt gegarandeerd dat signalen van verschillende bronnen het doel bereiken en tegelijkertijd en constructief interfereren. Een ander principe omvat adaptieve bundelvorming, waarbij realtime aanpassingen worden aangebracht aan de fase en amplitude van signalen op basis van veranderende omgevingsomstandigheden of doellocatie.
In de 5G-technologie is beamforming een cruciale techniek die wordt gebruikt om de efficiëntie en capaciteit van draadloze communicatiesystemen te vergroten. Het gaat om het elektronisch richten van radiogolven van basisstations of toegangspunten naar specifieke gebruikers of apparaten, in plaats van signalen gelijkmatig in alle richtingen uit te zenden. Hierdoor kunnen 5G-netwerken hogere datasnelheden, lagere latentie en betere dekking leveren door signaalenergie te richten waar deze het meest nodig is, waardoor de netwerkprestaties en gebruikerservaring worden verbeterd.
De voordelen van beamforming zijn onder meer een betere signaalkwaliteit en betrouwbaarheid, verbeterde dekking en bereik, verhoogde spectrale efficiëntie en verminderde interferentie. Door energie in specifieke richtingen te concentreren, maakt beamforming betere communicatieverbindingen mogelijk in moeilijke omgevingen met obstakels of lawaai. In draadloze communicatiesystemen zoals 5G ondersteunt beamforming een hogere gegevensdoorvoer en capaciteit, waardoor meer apparaten tegelijkertijd verbinding kunnen maken zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties. Over het geheel genomen verbetert beamforming-technologie de mogelijkheden en efficiëntie van verschillende toepassingen, van draadloze communicatie tot radar en medische beeldvorming.