Умная антенна

Интеллектуальные антенны (также известные как адаптивные антенные решетки, цифровые антенные решетки , множественные антенны и, в последнее время, MIMO ) представляют собой антенные решетки с интеллектуальными обработки сигналов алгоритмами , 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 луча , обнуление помех и сохранение постоянного модуля.

Оценка направления прибытия (DOA)

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

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 могут быть изменены адаптивно и использованы 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 .

Типы умных антенн

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 прихода (DOA). ^{[ 3 ]}

США В 2008 году NTIA 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 .

Ограниченный выбор интеллектуальных антенн EIA/CEA-909A на рынке

Перед окончательным переходом на цифровое телевидение ATSC в США 11 июня 2009 года на рынок были выведены две модели интеллектуальных антенн:

RCA ANT2000 — больше не продается в розничной торговле.
DTA-5000 - производится компанией Funai Electric , продается под торговой маркой «DX Antenna», иногда ассоциируемой с Sylvania торговой маркой ; больше не доступен в розничных магазинах

И две модели вызывают недоумение потребителей:

Хотя Apex SM550 может подключаться к порту CEA-909 для получения электроэнергии, это не настоящая интеллектуальная антенна. ^{[ 5 ]}
Серии Channel Master 3000A и CM3000HD SMARTenna представляют собой обычные всенаправленные антенны с усилением, а не управляемые интеллектуальные антенны. ^{[ 6 ]}
ADA - Адаптивная антенна производства завода MLM компании Israel Aerospace Industries. ^{[ 7 ]}

См. также

Антенна (радио) – Электрическое устройство
Обработка массивов - Область исследований в области обработки сигналов.
История умных антенн
Фазированная решетка - решетка антенн, создающая управляемый луч.
CEA-909 – стандарт ANSI для интеллектуальных антенн 8VSB/ATSC
WiMAX – стандарт беспроводного широкополосного доступа
Объединение разнообразия – объединение нескольких полученных сигналов в один улучшенный сигнал.
Активная антенна – Электрические антенны
Реконфигурируемая антенна - антенна, способная динамически изменять свою частоту и свойства излучения.
Цифровая антенная решетка — интеллектуальная антенна с многоканальным цифровым формированием диаграммы направленности

Ссылки

^ «СтекПуть» . Март 2019 г. Архивировано из оригинала 04 декабря 2023 г. Проверено 8 апреля 2023 г.
^ Гросс, Фрэнк (2005). Интеллектуальные антенны для беспроводной связи: с MATLAB . Профессиональная инженерия (1-е изд.). МакГроу-Хилл Профессионал . ISBN 978-0071447898 . (288 страниц)
^ «Учебное пособие по обработке массивов» (PDF) . Техасский университет в Остине . Архивировано (PDF) из оригинала 2 декабря 2021 г. Проверено 25 ноября 2019 г.
^ «Перенаправление Microsoft» . www.dtv2009.gov . Архивировано из оригинала 14 декабря 2007 г. Проверено 22 мая 2022 г.
^ Официальная тема AVS «Умная антенна» — страница 4. Архивировано 1 июля 2018 г. на Wayback Machine . Форум АВС.
^ Channel Master CM 3000 Suburban Outdoor Всенаправленная усиленная телевизионная антенна SMARTenna (CM3000A) на Wayback Machine.
^ «Система защиты от помех ADA GNSS» . Архивировано из оригинала 30 июня 2017 г. Проверено 27 июня 2017 г.

Дальнейшее чтение

Сунь, Чен; Ченг, Цзюнь; Охира, Такаши (2008). Справочник по достижениям в области технологий интеллектуальных антенн для беспроводных сетей . Премьер-справочный источник (1-е изд.). IGI Global . ISBN 978-1599049885 . (584 страницы)

Внешние ссылки

Группа исследования интеллектуальных антенн. Архивировано 20 октября 2013 г. в Wayback Machine в Стэнфорде.
Технологический институт Вирджинии, исследовательская группа мобильных, портативных и радиоприемников

[1] «СтекПуть» . Март 2019 г. Архивировано из оригинала 04 декабря 2023 г. Проверено 8 апреля 2023 г.

[2] Гросс, Фрэнк (2005). Интеллектуальные антенны для беспроводной связи: с MATLAB . Профессиональная инженерия (1-е изд.). МакГроу-Хилл Профессионал . ISBN 978-0071447898 . (288 страниц)

[3] «Учебное пособие по обработке массивов» (PDF) . Техасский университет в Остине . Архивировано (PDF) из оригинала 2 декабря 2021 г. Проверено 25 ноября 2019 г.

[4] «Перенаправление Microsoft» . www.dtv2009.gov . Архивировано из оригинала 14 декабря 2007 г. Проверено 22 мая 2022 г.

[5] Официальная тема AVS «Умная антенна» — страница 4. Архивировано 1 июля 2018 г. на Wayback Machine . Форум АВС.

[6] Channel Master CM 3000 Suburban Outdoor Всенаправленная усиленная телевизионная антенна SMARTenna (CM3000A) на Wayback Machine.

[7] «Система защиты от помех ADA GNSS» . Архивировано из оригинала 30 июня 2017 г. Проверено 27 июня 2017 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]