Las antenas inteligentes (también conocidas como antenas de conjunto adaptativo, conjuntos de antenas digitales , antenas múltiples y, recientemente, MIMO ) son conjuntos de antenas con algoritmos de procesamiento de señales inteligentes que se utilizan para identificar firmas de señales espaciales, como la dirección de llegada (DOA) de la señal, y Utilícelos para calcular los vectores de formación de haz que se utilizan para rastrear y localizar el haz de la antena en el móvil/objetivo. Las antenas inteligentes no deben confundirse con las antenas reconfigurables , que tienen capacidades similares pero son antenas de un solo elemento y no conjuntos de antenas.
Las técnicas de antenas inteligentes se utilizan principalmente en el procesamiento de señales acústicas, radares de seguimiento y escaneo , radioastronomía y radiotelescopios , y principalmente en sistemas celulares como W-CDMA , UMTS , LTE y 5G-NR. [1]
Las antenas inteligentes tienen muchas funciones: estimación de DOA, formación de haces , anulación de interferencias y preservación del módulo constante.
El sistema de antena inteligente estima la dirección de llegada de la señal, utilizando técnicas como MUSIC (MUltiple SIgnal Classification), estimación de parámetros de señal mediante algoritmos de técnicas de invariancia rotacional (ESPRIT), método Matrix Pencil o uno de sus derivados. Implican encontrar un espectro espacial del conjunto de antena/sensor y calcular el DOA a partir de los picos de este espectro. Estos cálculos son computacionalmente intensivos.
Matrix Pencil es muy eficiente en el caso de sistemas de tiempo real y bajo fuentes correlacionadas.
La formación de haces es el método utilizado para crear el patrón de radiación del conjunto de antenas agregando constructivamente las fases de las señales en la dirección de los objetivos/móviles deseados y anulando el patrón de los objetivos/móviles que son objetivos no deseados/interferentes. Esto se puede hacer con un simple filtro de línea de retardo con respuesta de impulso finito (FIR) . Los pesos del filtro FIR también se pueden cambiar de forma adaptativa y usarse para proporcionar una formación de haz óptima, en el sentido de que reduce el error cuadrático medio mínimo entre el patrón de haz formado deseado y real. Los algoritmos típicos son el descenso más pronunciado y los algoritmos de mínimos cuadrados medios . En conjuntos de antenas digitales con múltiples canales, utilice la formación de haz digital, generalmente mediante DFT o FFT .
Dos de los principales tipos de antenas inteligentes incluyen las antenas inteligentes de haz conmutado y las antenas inteligentes de matriz adaptativa. Los sistemas de haz conmutado tienen varios patrones de haz fijo disponibles. Se toma una decisión sobre a qué haz acceder, en un momento dado, en función de los requisitos del sistema. Los conjuntos adaptativos permiten que la antena dirija el haz en cualquier dirección de interés y al mismo tiempo anule las señales de interferencia. [2] La dirección del haz se puede estimar utilizando los métodos de estimación de la dirección de llegada (DOA). [3]
En 2008, la NTIA de Estados Unidos inició un importante esfuerzo para ayudar a los consumidores en la compra de cajas convertidoras de televisión digital . [4] Gracias a este esfuerzo, muchas personas han estado expuestas al concepto de antenas inteligentes por primera vez. En el contexto de la electrónica de consumo, una "antena inteligente" es aquella que cumple con la interfaz estándar EIA/ CEA-909 .
En 2017, las Industrias Aeroespaciales de Israel dieron a conocer una antena adaptativa llamada ADA y declararon que ya está operativa y se instalará en "plataformas importantes" utilizadas por las Fuerzas de Defensa de Israel .
Antes de la transición final a la televisión digital ATSC en los Estados Unidos el 11 de junio de 2009, se lanzaron al mercado dos modelos de antenas inteligentes:
Y dos modelos están causando confusión entre los consumidores: