Diseño de antenas Inteligentes para comunicaciones móviles

André R. Flores Manrique, José R. Gonzales QuitoUniversidad Católica San Pablo

I. Introducción

En la actualidad existen un gran número de problemas en los servicios inalámbricos que se ofrecen. Dentro de ellos tenemos el constante incremento de los usuarios de servicios inalámbricos, la necesidad de una mayor cobertura y calidad de transmisión [1]. Es debido a esto que los investigadores han cobrando mucho interés en las antenas inteligentes, pues estas solucionan los problemas antes mencionados.

La primera vez que se introdujo el servicio celular fue en 1981. Estos teléfonos eran analógicos, los cuales no satisfacían los requerimientos de capacidad, por lo que se empezó a utilizar tecnología digital. En 1991 se introdujo GSM, que fue uno de los sistemas de telefonía celular líderes. En 1999 CDMA fue elegido como estándar para la tercera generación (3G) de sistemas inalámbricos. Se desarrollo UMTS que fue la evolución de GSM, mejorando los servicios inalámbricos ofrecidos[2].

No obstante, uno de los grandes retos que siempre se ha tenido ha sido lograr mantener la capacidad, aun cuando el número de servicios y suscriptores se incremente. Se comenzaron a examinar las antenas inteligentes cuando se empezó la búsqueda por un sistema capaz de sectorizar las celdas dinámicamente [1].

2. Trabajos Previos

2.1 Antenas Inteligentes

Para entender el funcionamiento de las antenas inteligentes se plantea una analogía simple. Si se tiene dos personas que se encuentran conversando con los ojos cerrados, la persona que está escuchando es capaz de detectar de qué dirección proviene el sonido de la persona que esté hablando, aun cuando esta persona se encuentre desplazándose [1].

La dirección de llegada (DOA) se puede determinar ya que los oídos actúan como sensores separados, por lo que existe un retardo entre la llegada de la señal a cada uno

de los oídos. El cerebro se encarga de procesar la señal y gracias a la diferencia en la llegada de la señal a cada oído, puede calcular la dirección de la que proviene el sonido [2].

Las antenas inteligentes funcionan de una manera similar al ejemplo anterior. Como se menciona en [2] y [1] las antenas son los sensores, las cuales brindaran información sobre el retardo de las señales incidentes. Esta información será procesada por un procesador digital de señales, que se encargara de calcular la dirección de llegada (DOA) de la señal de interés (SOI).

Es así que notamos que las antenas en sí no son inteligentes, sino que es el procesador digital de señales el que vuelve inteligente al sistema. Para establecer un sistema de antenas inteligentes se utilizan arrays de antenas.

En [1] y [2] se menciona que existen dos configuraciones básicas en los sistemas de antenas inteligentes. La primera configuración es la de haz conmutado. En este sistema se puede escoger entre uno de varios patrones predefinidos para mejorar la señal recibida. También se puede conmutar de patrón en caso de ser necesario. Sin embargo debido a que los haces están fijos el usuario puede no encontrarse en el centro de ningún haz. El sistema de arrays adaptativo es la otra configuración básica. Esta configuración provee un mayor grado de libertad ya que tienen la habilidad de adaptar el patrón de radiación en tiempo real de acuerdo al ambiente y a la señal. Es decir que son capaces de dirigir el haz hacia la señal de interés.

Referencias

[1] Balanis, C. Antenna Theory

[2]Balanis,A .Ioannides. P Introduction to Smart Antenna

Investigar SLC sidelobe Canceller antenna y SLB sidelobe blanking antenna.