Интеллектуальные антенны (также известные как адаптивные антенные решетки, цифровые антенные решетки , множественные антенны и, в последнее время, MIMO ) представляют собой антенные решетки с интеллектуальными алгоритмами обработки сигналов , используемыми для идентификации пространственных характеристик сигнала, таких как направление прибытия (DOA) сигнала, и используйте их для расчета векторов формирования луча , которые используются для отслеживания и определения местоположения луча антенны на мобильном устройстве/цели. Интеллектуальные антенны не следует путать с реконфигурируемыми антеннами , которые имеют аналогичные возможности, но представляют собой одноэлементные антенны, а не антенные решетки.
Методы интеллектуальных антенн используются, в частности, в обработке акустических сигналов, радарах слежения и сканирования , радиоастрономии и радиотелескопах , а также в основном в сотовых системах, таких как W-CDMA , UMTS , LTE и 5G-NR. [1]
Интеллектуальные антенны имеют множество функций: оценка DOA, формирование диаграммы направленности, обнуление помех и сохранение постоянного модуля.
Интеллектуальная антенная система оценивает направление прибытия сигнала, используя такие методы, как МУЗЫКА (классификация нескольких сигналов), оценка параметров сигнала с помощью алгоритмов методов вращательной инвариантности (ESPRIT), метода матричного карандаша или одной из их производных. Они включают в себя нахождение пространственного спектра антенно- сенсорной решетки и расчет DOA по пикам этого спектра. Эти расчеты требуют больших вычислительных ресурсов.
Matrix Pencil очень эффективен в случае систем реального времени и коррелированных источников.
Формирование луча - это метод, используемый для создания диаграммы направленности антенной решетки путем конструктивного добавления фаз сигналов в направлении желаемых целей/мобильных телефонов и обнуления диаграммы направленности целей/мобильных телефонов, которые являются нежелательными/мешающими целями. Это можно сделать с помощью простого линейного фильтра задержки с конечной импульсной характеристикой (FIR) . Веса КИХ-фильтра также можно изменять адаптивно и использовать для обеспечения оптимального формирования луча в том смысле, что он уменьшает минимальную среднеквадратическую ошибку между желаемой и фактической сформированной диаграммой направленности. Типичными алгоритмами являются алгоритмы наискорейшего спуска и алгоритмы наименьших средних квадратов . В цифровых антенных решетках с несколькими каналами используйте цифровое формирование диаграммы направленности, обычно с помощью DFT или FFT .
Два основных типа интеллектуальных антенн включают интеллектуальные антенны с переключаемым лучом и интеллектуальные антенны с адаптивной решеткой. Системы с переключаемым лучом имеют несколько доступных фиксированных диаграмм направленности. Решение о том, к какому лучу получить доступ, принимается в любой момент времени на основе требований системы. Адаптивные решетки позволяют антенне направлять луч в любом интересующем направлении, одновременно обнуляя мешающие сигналы. [2] Направление луча можно оценить с помощью так называемых методов оценки направления прибытия (DOA). [3]
В 2008 году NTIA США начала масштабную работу по оказанию помощи потребителям в покупке преобразователей цифрового телевидения . [4] Благодаря этим усилиям многие люди впервые познакомились с концепцией умных антенн. В контексте бытовой электроники «умная антенна» — это антенна, соответствующая стандартному интерфейсу EIA/ CEA-909 .
В 2017 году компания Israel Aerospace Industries представила адаптивную антенную решетку под названием ADA и заявила, что она уже работает и будет установлена на «основных платформах», используемых Армией обороны Израиля .
Перед окончательным переходом на цифровое телевидение ATSC в США 11 июня 2009 года на рынок были выведены две модели интеллектуальных антенн:
И две модели вызывают недоумение потребителей: