在之前的文章（《怎么完成比4G快十倍？毫米波技能是5G的要害》）中咱们介绍了怎么运用毫米波技能取得更多的频谱资源，接下来的问题是怎么充分运用这些频谱资源–怎么让多个用户通讯但又互不搅扰，专业术语叫做频谱复用。
咱们必定有过这样的经历，在一间房间里当人不多时，手机信号很好；当许多人集合到房间里的时分，手机信号就会变差，乃至没办法打电话。这种现象归根结底便是频谱复用做得不够好，无法给一切人分配必需的频谱资源。
有三种经典的频谱复用办法：即时分复用（典型运用：中国移动2G）、频分复用（典型运用：中国联通3G）和码分复用（典型运用：中国联通3G）。能够用一个比如来阐明时分复用、频分复用和码分复用的差异。在一个屋子里有许多人要相互进行通话，为了防止彼此搅扰，能够选用以下办法：
1) 说话的人依照次序轮番进行说话（时分复用）。
2) 说话的人能够一起说话，但每个人说话的腔调不同（频分复用）。
3) 说话的人选用不同的言语进行沟通，只需懂同一种言语的人才干够彼此理解（码分复用）。
当然，这三种办法彼此结合，比方不同的人能够依照次序用不同的言语沟通（即中国移动3G的TD-SCDMA）。可是，这三种经典的复用办法都无法充分运用频谱资源，它们要么无法多用户一起间通讯(TDMA)，要么无法运用悉数频谱资源(FDMA)，要么需求多比特码元才干传递1比特数据(CDMA)。
那么，有没有一种办法能够战胜以上多路办法的缺陷，让多个用户一起运用悉数频谱通讯呢？让咱们先来考虑一下，假如在一个房间里咱们一起用同一种腔调同一种言语说话会产生什么？
很明显，在这种情况下会产生相互搅扰。这是由于信号会向着五湖四海传达，所以一个人会听到多个人说话的声响然后无法有用通讯。可是，假如咱们让每个说话的人都用传声筒，让声响只在特定方向传达，这样便不会相互搅扰了。
在无线通讯中，也能够设法使电磁波按特定方向传达，然后在不同空间方向的用户能够一起运用悉数频谱资源不间断地进行通讯，也即空分复用(space-division mulTIple access，SDMA)。SDMA还有另一重优点，即能够削减信号能量的糟蹋：当无线信号在空间中向全方向辐射时，只需一小部分信号能量被接纳机收到成为有用信号。大部分信号并没有被相应的接纳机收到，而是辐射到了其它的接纳机成为了搅扰信号。
当运用SDMA时，信号能量会集在特定的方向，一方面削减了对其它接纳机的搅扰；一方面也减小了信号能量的糟蹋。
在5G通讯中，SDMA是大规模MIMO（massive MulTIple-Input MulTIple-Output，指在发射端和接纳端别离运用大规模发射天线和接纳天线阵列，使信号经过发射端与接纳端的大规模天线阵列传送和接纳，然后改进通讯质量）技能运用的一个重要比如，而将无线信号（电磁波）只按特定方向传达的技能叫做波束成形(beamforming)。
有了波束成形，很多小伙伴就能够一起在同一个当地欢乐地刷手机上网而不必忧虑信号搅扰的问题。
什么是波束？
“波束”这个词看上去有些生疏，可是“光束”咱们必定都很了解。当一束光的方向都相一起，就成了光束，相似手电筒宣布的光。反之，假如光向五湖四海辐射（如电灯泡宣布的光），则不能构成光束。和光束相同，当一切波的传达方向都共同时，即构成了波束。
日子中的光束，光束也是波束的一种
工程师运用波束现已有适当久的前史。在二战中，工程师现已将波束运用在雷达中，雷达经过扫描波束方历来勘探整个空间中一切方针的方位。
另一个比如是卫星通讯，也即咱们日子中常见用于卫星电视的“锅盖天线”。卫星和地上接纳天线的间隔十分远，信号衰减十分大，所以卫星信号抵达地上时能量现已十分小。因而，咱们需求想方设法收取卫星宣布的每一点信号能量。当卫星的信号向空间全方向辐射时，绝大多数能量并没有被地上天线接纳到，而是被糟蹋了。为了防止这种糟蹋，咱们在接纳和发射卫星信号时，都会运用波束。这样，发射的电磁波信号都会集在一个方向上，只需接纳天线能对准这个方向，就能够接纳到尽可能多的信号。
波束的传统运用是雷达（左）和卫星通讯（右）
怎么完成波束成形
光束完成很简单，只需用不通明的资料把其它方向的光遮住即可。这是由于可见光近似沿直线传达，衍射才干很弱。可是，在无线通讯体系中，信号以衍射才干很强的电磁波的方式存在，所以无法运用生成光束的办法来完成波束成型，而有必要运用其他办法。
无线通讯电磁波的信号能量在发射机由天线辐射进入空气，并在接纳端由天线接纳。因而，电磁波的辐射方向由天线的特性决议。天线的方向特性能够由辐射方向图（即天线发射的信号在空间不同方向的起伏）来描绘。
一般的天线的辐射方向图方向性很弱（即每个方向的辐射强度都差不多，相似电灯泡），而最基本的构成波束的办法则是运用辐射方向性很强的天线（即瞄准一个方向辐射，相似手电筒）。
可是，此类天线往往体积较大，很难安装到移动终端上（幻想一下iPhone上安了一个锅盖天线会是什么姿态）。别的，波束成形需求能够跟着接纳端和发射端之间的相对方位而改动波束的方向。传统运用单一天线构成波束的办法需求滚动天线才干改动波束的方向，而这在手机上明显不可能。因而，有用的波束成形计划运用的是智能天线阵列。
