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 определения пространственных сигнатур сигнала, таких как направление прибытия (DOA) сигнала, и используют их для вычисления 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 схожие возможности, но являются одноэлементными антеннами, а не антенными решетками.
Технологии интеллектуальных антенн используются, в частности, в обработке акустических сигналов, радиолокационных системах слежения и сканирования , радиоастрономии и радиотелескопах , а также в основном в сотовых системах, таких как W-CDMA , UMTS , LTE и 5G-NR. [1]
Умные антенны имеют множество функций: оценка DOA, формирование диаграммы направленности , устранение помех и сохранение постоянного модуля.
Система интеллектуальной антенны оценивает направление прибытия сигнала, используя такие методы, как MUSIC (MUltiple SIgnal Classification), алгоритмы оценки параметров сигнала с помощью методов вращательной инвариантности (ESPRIT), метод Matrix Pencil или одну из их производных. Они включают в себя нахождение пространственного спектра антенной/ сенсорной решетки и вычисление DOA из пиков этого спектра. Эти вычисления требуют больших вычислительных затрат.
Matrix Pencil очень эффективен в случае систем реального времени и при коррелированных источниках.
Формирование луча — это метод, используемый для создания диаграммы направленности антенной решетки путем конструктивного сложения фаз сигналов в направлении желаемых целей/мобильных устройств и обнуления диаграммы нежелательных/мешающих целей/мобильных устройств. Это можно сделать с помощью простого фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ) с отводами линии задержки. Веса КИХ-фильтра также можно изменять адаптивно и использовать для обеспечения оптимального формирования луча в том смысле, что он уменьшает минимальную среднеквадратичную ошибку между желаемой и фактической сформированной диаграммой направленности. Типичными алгоритмами являются алгоритмы наискорейшего спуска и наименьших средних квадратов . В цифровых антенных решетках с несколькими каналами используется цифровое формирование луча, обычно с помощью ДПФ или БПФ .
Два основных типа интеллектуальных антенн включают интеллектуальные антенны с коммутируемым лучом и интеллектуальные антенны с адаптивной решеткой. Системы с коммутируемым лучом имеют несколько доступных фиксированных диаграмм направленности. Решение о том, к какому лучу обращаться в любой момент времени, принимается на основе требований системы. Адаптивные решетки позволяют антенне направлять луч в любом интересующем направлении, одновременно подавляя 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 приобретении конвертеров цифрового телевидения . [4] Благодаря этой работе многие люди впервые познакомились с концепцией интеллектуальных антенн. В контексте потребительской электроники «интеллектуальная антенна» — это антенна, соответствующая стандарту интерфейса EIA/ CEA-909 .
В 2017 году компания Israeli Aerospace Industries представила адаптивную антенную решетку под названием ADA и заявила, что она уже введена в эксплуатацию и будет установлена на «основных платформах», используемых Армией обороны Израиля .
До окончательного перехода на цифровое телевидение ATSC в США 11 июня 2009 года на рынок были выведены две модели интеллектуальных антенн:
Две модели вызывают замешательство у потребителей: