随着全球5G网络建设的加速推进，如何高效利用频谱资源、提升系统容量与覆盖范围，成为通信技术研发的核心挑战。在这一背景下，混合波束形成技术脱颖而出，正逐渐成为未来5G乃至6G网络建设的新主力。
一、什么是混合波束形成？
混合波束形成是一种结合了数字波束形成和模拟波束形成优势的新型天线技术。在传统 Massive MIMO（大规模多输入多输出）系统中，完全数字波束形成需要为每个天线单元配备独立的射频链路，导致硬件复杂度和功耗极高。而混合波束形成通过减少射频链路数量，在数字域进行部分波束成形，再通过模拟移相器在射频域完成波束导向，从而在性能与成本之间取得了最佳平衡。
二、技术优势：为何能成为“新主力”？
- 高频谱效率：混合波束形成能同时生成多个高指向性波束，实现空间复用，大幅提升频谱利用效率，满足5G eMBB（增强移动宽带）场景下的超高数据速率需求。
- 降低功耗与成本：通过减少射频链路数量，显著降低了硬件复杂度、功耗及部署成本，使大规模天线阵列在商用网络中成为可能。
- 灵活性与覆盖增强：波束可动态调整，精准跟踪用户位置，有效克服高频段（如毫米波）信号传播损耗大、覆盖范围小的难点，提升网络覆盖质量与稳定性。
- 支持多用户接入：通过波束赋形，可在同一时频资源上服务多个用户，提升系统容量，为海量连接（mMTC）场景提供支撑。
三、研发进展与挑战
当前，全球领先的通信设备商与学术界已深入开展混合波束形成的算法优化、硬件实现及标准化研究。例如，基于深度学习的环境感知波束选择、低复杂度预编码设计等成为热点。技术仍面临挑战：
- 算法复杂度：如何在动态环境中实时优化数字与模拟波束权值，仍需高效算法支撑。
- 硬件非理想性：模拟移相器的量化误差、射频链路间的不一致性可能影响波束性能。
- 标准化与兼容性：需与现有5G NR标准深度融合，确保多厂商设备互操作性。
四、未来展望：从5G到6G的桥梁
混合波束形成不仅是5G毫米波通信和Sub-6GHz Massive MIMO部署的关键使能技术，也为未来6G的太赫兹通信、智能超表面等新范式奠定了基础。随着芯片集成度提升和算法不断突破，混合波束形成将进一步向全频段、智能化、绿色低碳方向演进，助力构建“万物智联”的高效无线网络。
混合波束形成凭借其卓越的性能与可行的成本，正驱动5G网络向更高容量、更广覆盖迈进。持续加强该技术的研发与创新，对于巩固通信产业竞争力、赋能数字化转型具有至关重要的战略意义。
