Beamforming (deutsch etwa „Strahlformung“) ist eine Signalverarbeitungstechnik, mit der eine Antennenanordnung ihre Funkwellen gezielt in eine Richtung bündelt – ohne dass sich die Antenne mechanisch bewegt. Stattdessen bekommt jedes Element des Arrays eine eigene Phasen- und Amplitudengewichtung: Die Signale überlagern sich in Zielrichtung konstruktiv, in andere Richtungen dagegen destruktiv. So entsteht ein schmaler, verstärkter Strahl.
Analoge, digitale und hybride Varianten
- Analoges Beamforming: Phasenschieber vor jedem Element steuern einen einzelnen Strahl – einfach und günstig, aber wenig flexibel.
- Digitales Beamforming: Jedes Element hat eine eigene Sende-/Empfangskette; per Precoding lassen sich mehrere Strahlen gleichzeitig formen, etwa für Multi-User-MIMO.
- Hybrides Beamforming: Kombination aus analogen Untergruppen und digitaler Verarbeitung darüber – der übliche Kompromiss bei 5G-mmWave-Arrays mit 64 bis 256 Elementen und wenigen digitalen Ketten.
Der Gewinn eines Arrays wächst mit der Elementzahl (rund 10 · log(N) dB). Gleichzeitig lassen sich „Nullen“ in Richtung von Störquellen legen, was Interferenzen reduziert. Bei beweglichen Endgeräten muss der Strahl nachgeführt werden (Beam Tracking).
Wo Beamforming steckt
Eingesetzt wird die Technik in 5G-Netzen zusammen mit Massive MIMO, in LTE-Ausbaustufen (Transmission Modes 7–9), in WLAN-Routern nach Wi-Fi 5/6/7, in der Radartechnik (AESA) sowie in Satelliten-Kommunikation. In Mobilfunk-Netzen sitzen die Arrays an der Basisstation; die kurzen Wellenlängen im mmWave-Bereich machen kompakte Antennenfelder möglich.