Antenna MIMO estructurada en red de alto rendimiento con aprendizaje automático de regresión para aplicaciones de IoT...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería eléctrica
• Diseño de la antena
• Aplicaciones de aprendizaje automático

Sus antecedentes:

• Los sistemas inalámbricos de próxima generación requieren antenas capaces de operar en el espectro de terahercios (THz).
• La optimización de la ganancia y el aislamiento de la antena es crucial para mejorar el rendimiento en las comunicaciones inalámbricas y los sistemas de Internet de las Cosas (IoT).
• El aprendizaje automático ofrece potencial para mejorar el diseño y la predicción de las características de la antena.

Objetivo del estudio:

• Introducir un enfoque innovador de aprendizaje automático para optimizar la ganancia de la antena en el espectro de frecuencias THz.
• Diseñar y analizar una antena compacta basada en poliimida para la comunicación THz.
• Para validar el modelo de antena mediante simulación y modelado de circuitos, y para pronosticar la ganancia de antena MIMO mediante algoritmos de regresión.

Principales métodos:

• Diseño y análisis de la antena utilizando simulaciones CST-2018 y modelado de circuitos RLC.
• Validación a través de un modelo equivalente de RLC construido a través de ADS.
• Aplicación de algoritmos de aprendizaje automático de regresión supervisada (incluida la regresión XGB) para pronosticar la ganancia de la antena MIMO.

Principales resultados:

• La antena propuesta logró altas ganancias máximas de 11,91 dB y 12,21 dB en dos bandas operativas.
• Se demostró un aislamiento excepcional (31,43 dB, 36,1 dB) y una alta eficiencia de radiación (92,42%, 86,93%).
• XGB Regression logró más del 96% de confiabilidad en la predicción de la ganancia de la antena MIMO, validando el enfoque de aprendizaje automático.

Conclusiones:

• La antena THz diseñada exhibe excelentes métricas de rendimiento, lo que la hace adecuada para aplicaciones 6G de alta velocidad.
• La integración de modelos de aprendizaje automático mejora la eficiencia del diseño y la predicción de la capacidad de los sistemas de antena MIMO.
• Esta investigación proporciona una solución novedosa para los sistemas de comunicación inalámbrica de próxima generación que operan en el espectro THz.