Inteligentna antena - Smart antenna

Anteny inteligentne (znane również jako anteny adaptacyjne, anteny cyfrowe, anteny wielokrotne, a ostatnio MIMO ) to macierze antenowe z algorytmami inteligentnego przetwarzania sygnału używanymi do identyfikacji przestrzennych sygnatur sygnałów, takich jak kierunek nadejścia (DOA) sygnału, oraz użyj ich do obliczenia wektorów kształtujących wiązkę, które są używane do śledzenia i lokalizacji wiązki antenowej na urządzeniu mobilnym/celu. Anteny inteligentne nie powinny być mylone z antenami rekonfigurowalnymi , które mają podobne możliwości, ale są antenami jednoelementowymi, a nie szykami antenowymi.

Techniki inteligentnych anten są wykorzystywane w szczególności w przetwarzaniu sygnałów akustycznych, radarze śledzącym i skanującym , radioastronomii i radioteleskopach , a przede wszystkim w systemach komórkowych, takich jak W-CDMA , UMTS i LTE .

Inteligentne anteny mają wiele funkcji: szacowanie DOA, kształtowanie wiązki , zerowanie zakłóceń i zachowanie stałego modułu.

Szacowanie kierunku przybycia (DOA)

Inteligentny system antenowy szacuje kierunek nadejścia sygnału, wykorzystując techniki takie jak MUSIC (Multiple SIgnal Classification), estymacja parametrów sygnału za pomocą algorytmów rotacyjnej niezmienności (ESPRIT), metoda Matrix Pencil lub jedna z ich pochodnych. Obejmują one znalezienie przestrzennego widma anteny/szyku czujników i obliczenie DOA ze szczytów tego widma. Te obliczenia są intensywne obliczeniowo.

Matrix Pencil jest bardzo wydajny w przypadku systemów czasu rzeczywistego i pod skorelowanymi źródłami.

Kształtowanie wiązki

Kształtowanie wiązki jest metodą stosowaną do tworzenia charakterystyki promieniowania układu antenowego przez konstruktywne dodawanie faz sygnałów w kierunku pożądanych celów/ruchomych i zerowanie wzoru celów/elementów ruchomych, które są niepożądanymi/zakłócającymi celami. Można to zrobić za pomocą prostego filtra linii opóźniającej o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR) . Wagi filtra FIR można również zmieniać adaptacyjnie i stosować w celu zapewnienia optymalnego formowania wiązki w tym sensie, że zmniejsza minimalny błąd średniokwadratowy między pożądanym a rzeczywistym utworzonym wzorem wiązki. Typowe algorytmy to najbardziej strome zejście i algorytmy najmniejszych średnich kwadratów . W cyfrowych szykach antenowych z wieloma kanałami stosuje się cyfrowe formowanie wiązki, zwykle DFT lub FFT .

Rodzaje inteligentnych anten

Dwa główne typy inteligentnych anten to inteligentne anteny z przełączaną wiązką i inteligentne anteny z adaptacyjną matrycą . Systemy z przełączanymi wiązkami mają kilka dostępnych stałych wzorów wiązek. Podejmowana jest decyzja, do której wiązki w dowolnym momencie uzyskać dostęp, w oparciu o wymagania systemu. Matryce adaptacyjne pozwalają antenie kierować wiązkę w dowolnym kierunku, jednocześnie znosząc sygnały zakłócające. Kierunek wiązki można oszacować za pomocą tak zwanych metod szacowania kierunku przybycia (DOA).

W 2008 roku Stany Zjednoczone NTIA rozpoczęły duży wysiłek, aby pomóc konsumentom w zakupie konwerterów telewizji cyfrowej . [1] Dzięki tym wysiłkom wiele osób po raz pierwszy zetknęło się z koncepcją inteligentnych anten. W kontekście elektroniki użytkowej „inteligentna antena” to taka, która jest zgodna ze standardowym interfejsem EIA/ CEA-909 .

W 2017 r. Izraelski Przemysł Lotniczy i Kosmiczny zaprezentował antenę z adaptacyjnym układem antenowym o nazwie ADA i stwierdził, że jest ona już operacyjna i zostanie zamontowana na „głównych platformach” używanych przez Izraelskie Siły Obronne .

Ograniczony wybór inteligentnych anten EIA/CEA-909A na rynku

Przed ostatecznym przejściem na telewizję cyfrową ATSC w Stanach Zjednoczonych 11 czerwca 2009 r. na rynek wprowadzono dwa modele inteligentnych anten:

  • RCA ANT2000 – nie jest już dostępny u sprzedawców
  • DTA-5000 – produkowany przez Funai Electric , sprzedawany pod marką „DX Antenna”, czasami kojarzony z marką Sylvania ; nie jest już dostępny u sprzedawców

A dwa modele wprowadzają w błąd konsumentów:

  • Chociaż Apex SM550 może łączyć się z portem CEA-909 w celu pobierania energii elektrycznej, nie jest to prawdziwie inteligentna antena.
  • Niestety nazwane serie Channel Master 3000A i CM3000HD SMARTenna to konwencjonalne anteny dookólne ze wzmocnieniem, a nie sterowalne inteligentne anteny.
  • ADA - Antena adaptacyjna produkowana przez fabrykę MLM Israel Aerospace Industries

Rozszerzenie inteligentnych anten

Inteligentne systemy antenowe są również cechą charakterystyczną systemów MIMO , takich jak standard IEEE 802.11n . Tradycyjnie inteligentna antena jest jednostką systemu komunikacji bezprzewodowej i wykonuje przestrzenne przetwarzanie sygnału za pomocą wielu anten. Wiele anten może być używanych zarówno w nadajniku, jak i odbiorniku. Ostatnio technologia została rozszerzona o wykorzystanie wielu anten zarówno w nadajniku, jak i odbiorniku; taki system nazywa się systemem z wieloma wejściami i wieloma wyjściami (MIMO). Jako rozszerzona technologia inteligentnej anteny, MIMO obsługuje przetwarzanie informacji przestrzennych w tym sensie, że konwencjonalne badania nad inteligentnymi antenami koncentrowały się na tym, jak zapewnić przewagę w zakresie cyfrowego kształtowania wiązki poprzez wykorzystanie przestrzennego przetwarzania sygnału w kanałach bezprzewodowych. Przetwarzanie informacji przestrzennej obejmuje kodowanie informacji przestrzennych, takie jak multipleksowanie przestrzenne i kodowanie różnorodności, a także formowanie wiązki.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Książki