beamforming

802.11 Beamforming（波束成形）依赖多天线协作实现信号定向优化，其核心技术原理基于 MIMO（多输入多输出）系统的多天线架构。通过 MIMO 的多发射 / 接收天线，波束成形才能计算导向矩阵 Qk，对信号进行空间滤波、增强目标方向信号。因此，802.11 Beamforming 只能在 MIMO 系统中使用，脱离 MIMO 的多天线配置，波束成形技术无法实现其信号优化功能。

波束成形（beamforming或TxBF）技术是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，提高系统容量或者覆盖范围。传输波束成形是802.11n标准的可选特性。

Beamforming分显式和隐式两种。显式波束成形（explicit beamforming）要求接收端将接收到的信号状况反馈给AP，AP根据反馈信号进行计算将发射的调整到最佳状态使得接收端信噪比得到加强，提高了接收能力。而隐式波束成形（implicit beamforming）无需接收端配合，AP根据信道参数自动调节达到提高接收端信噪比。

1. Beamforming(波束成形)

Beamforming即波束成形，是一种让信号能量集中在一个方向上传输的技术。它对传统wifi主要有2点提升：

1. 天线信号增强，改善传输速度和信号范围。

2. 空间上的冲突域隔离，提升网络的整体吞吐量。

1.1 信号增强作用

由于能量集中在一个方向上，相同的tx power的情况下可以打得更远。在同样的位置上，接收方可以获得更高的增益，因而，可以维持在更高的data rate上。下图说明了station与ap之间的距离与data rate的关系，采用beamforming技术在接收端可以获得额外2.5dB增益。同样以MCS9的data rate传输时，采用beamforming技术后的信号打得更远。往同一位置发送信号时，采用beamforming技术时可以站更高的rate上。这个现象在中距离时表现最明显，如下图，传统技术只能站在MCS5的档位，而beamforming技术仍可以轻松站在MCS7上。

1.2 传输过程

采用波束成形发送数据的设备叫Beamformer，相应的接收方叫Beamformee。

想要将信号对着Beamformee发送，首先需要知道Beamformee的方位，这个就是由Channel calibration完成。Beaformer发送NDP给Beamformee，Beamformee在各天线收到各子载波的信号，且将结果汇整生成Feedback Matrix（反馈矩阵），发送给Beamformer。Beaformer根据Feedback Matrix，推导出Steer Matrix（引导矩阵），从而获得Beamformee的方向。 确认方向以后，Beamformer通过改变天线组中不同天线的相位，引导信号向Beamformee的方向发射，在这个方向上信号会叠加而增强，而其他方向信号很弱。 Beamformee收到数据以后，进行Ack。

1.3 原理

802.11n标准提供的波束成形技术，可以通过预先