Antena inteligente

Las antenas inteligentes (también conocidas como antenas de matriz adaptativa, matrices de antenas digitales , antenas múltiples y, recientemente, MIMO ) son matrices 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 usarlas para calcular vectores de formación de haz que se utilizan para rastrear y ubicar 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 matrices de antenas.

Las técnicas de antenas inteligentes se utilizan especialmente 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 haz , 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), algoritmos de estimación de parámetros de señal mediante técnicas de invariancia rotacional (ESPRIT), método Matrix Pencil o uno de sus derivados. Estos implican encontrar un espectro espacial del conjunto de antenas/sensores y calcular la DOA a partir de los picos de este espectro. Estos cálculos requieren un gran esfuerzo computacional.

Matrix Pencil es muy eficiente en el caso de sistemas en tiempo real y bajo fuentes correlacionadas.

La formación de haces es el método utilizado para crear el patrón de radiación de la red de antenas mediante la adición constructiva de las fases de las señales en la dirección de los objetivos/móviles deseados y la anulación del patrón de los objetivos/móviles que son objetivos no deseados/interferentes. Esto se puede hacer con un simple filtro de línea de retardo con tomas de respuesta de impulso finito (FIR) . Los pesos del filtro FIR también se pueden cambiar de forma adaptativa y se pueden utilizar para proporcionar una formación de haces óptima, en el sentido de que reduce el error cuadrático medio mínimo entre el patrón de haz deseado y el real formado. Los algoritmos típicos son el de descenso más empinado y el de mínimos cuadrados medios . En las redes de antenas digitales con múltiples canales, se utiliza la formación de haces digital, normalmente mediante DFT o FFT .

Dos de los principales tipos de antenas inteligentes son 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. Las matrices adaptativas permiten que la antena dirija el haz hacia cualquier dirección de interés y, al mismo tiempo, anule las señales interferentes. ^[2] La dirección del haz se puede estimar utilizando los llamados métodos de estimación de dirección de llegada (DOA). ^[3]

En 2008, la NTIA de los Estados Unidos inició una importante iniciativa para ayudar a los consumidores a comprar decodificadores de televisión digital . ^[4] Gracias a esta iniciativa, muchas personas han conocido por primera vez el concepto de antenas inteligentes. En el contexto de la electrónica de consumo, una "antena inteligente" es aquella que cumple con la norma de interfaz EIA/ CEA-909 .

En 2017, la Industria Aeroespacial de Israel presentó una antena de matriz adaptativa llamada ADA y afirmó que ya está operativa y se instalará en las "plataformas principales" utilizadas por las Fuerzas de Defensa de Israel .

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Antes de la transición definitiva a la televisión digital ATSC en Estados Unidos el 11 de junio de 2009, se lanzaron al mercado dos modelos de antena inteligente:

• RCA ANT2000 : ya no está disponible en los minoristas
• DTA-5000 : fabricado por Funai Electric , comercializado bajo la marca "DX Antenna", a veces asociada con la marca Sylvania ; ya no está disponible en minoristas

Y dos modelos están causando confusión en los consumidores:

• Aunque el Apex SM550 puede conectarse a un puerto CEA-909 con el fin de consumir energía eléctrica, no es una verdadera antena inteligente. ^[5]
• Las series SMARTenna Channel Master 3000A y CM3000HD son antenas omnidireccionales amplificadas convencionales, no antenas inteligentes orientables. ^[6]
• ADA : una antena adaptativa producida por la fábrica MLM de Israel Aerospace Industries ^[7]

• Antena (radio)  – Dispositivo eléctrico
• Procesamiento de matrices  : área de investigación en procesamiento de señales
• Historia de las antenas inteligentes
• Matriz en fase  : matriz de antenas que crean un haz orientable
• CEA-909  – Norma ANSI para antenas inteligentes 8VSB/ATSC
• WiMAX  – Estándar de banda ancha inalámbrica
• Combinación de diversidad  : la combinación de múltiples señales recibidas en una única señal mejoradaPáginas que muestran descripciones de wikidata como alternativa
• Antena activa  – Antenas eléctricas
• Antena reconfigurable  – Antena capaz de modificar su frecuencia y propiedades de radiación de forma dinámica
• Matriz de antenas digitales  : antena inteligente con formación de haz digital de múltiples canales

• Sun, Chen; Cheng, Jun; Ohira, Takashi (2008). Manual sobre avances en tecnologías de antenas inteligentes para redes inalámbricas . Fuente de referencia de primera línea (1.ª edición). IGI Global. ISBN 978-1599049885.(584 páginas)

• Grupo de investigación de antenas inteligentes Archivado el 20 de octubre de 2013 en Wayback Machine en Stanford
• Grupo de investigación de radio, telefonía móvil y portátil de Virginia Tech