Hjalmar Ruiz Tückler
Consultor
La demanda del incremento de la capacidad de las redes inalámbricas ha motivado la reciente búsqueda hacia el desarrollo de algoritmos y estándares que exploten el espectro radioeléctrico de manera selectiva. Los sistemas de antenas inteligentes proporcionan oportunidades para incrementar la capacidad del sistema, proporcionando calidad de servicio, control de potencia y mayor duración de las baterías de las unidades portátiles, para el caso de telefonía móvil.
Una antena inteligente es la combinación de un arreglo de antenas (arrays) con una unidad de Procesamiento Digital de Señales (DSP) que optimiza los diagramas de transmisión y recepción dinámicamente en respuesta a una señal de interés en el entorno. Es aquella que, en vez de disponer de un diagrama de radiación fijo es capaz de generar o seleccionar haces muy directivos enfocados hacia el usuario deseado, e incluso adaptarse a las condiciones radioeléctricas en cada momento. Estas capacidades son muy útiles al momento de compartir por mandato regulatorio las infraestructuras de torres y sitios elevados.
El principio básico de funcionamiento de las antenas inteligentes es que cada antena recibe una señal separada y definida. Dependiendo de cómo está configurado el sistema inalámbrico, el receptor puede usar una señal para mejorar la calidad de otra señal, o podría combinar los datos de señales múltiples para ampliar el ancho de banda disponible.
La señal que reciben las antenas es una señal de radiofrecuencia (RF) sin procesar. Esta RF se encamina inicialmente a circuitos que la manejan como una señal analógica. Algunos dispositivos con antenas inteligentes aplican sus conceptos inteligentes en esta etapa analógica. Después del procesamiento inicial, la RF se convierte en una señal digital que luego se envía al dispositivo host como una cadena de datos. La mayoría de los dispositivos que usan las antenas inteligentes aplican sus conceptos inteligentes en estas en conjunto con circuitos digitales.
En cuanto a los cambios debidos a la introducción de las antenas inteligentes en un sistema de telefonía móvil, por ejemplo, se supondrá una reducción en el número de estaciones bases necesarias para dar cobertura a una zona de servicio y un aumento en el número de usuarios que puede atenderse. Por otro lado, es necesario definir y cuantificar un conjunto de parámetros que caractericen las prestaciones de la antena inteligente en diferentes entornos para poder seleccionar el esquema de conformación más apropiado en cada caso.
Las Smart Antenas, como suelen ser llamadas también, se diferencian de las antenas convencionales ya que pueden trabajar de dos modos distintos los que se describen brevemente a continuación: Modo omnidireccional. La antena en este modo funciona exactamente igual que las antenas convencionales, es decir, emite señal con la misma intensidad hacia todas direcciones y el Modo direccional. En este modo, la antena emite señal en una sola dirección y con un cierto ángulo de apertura.
La consecuencia de transmitir en este segundo modo se traduce en un mayor alcance hacia la dirección donde emite la antena debido a que esta concentra toda su densidad espectral de potencia en un rango de obertura mucho menor. Para esto, cada usuario debe tener, además de su propio identificador, una firma espacial que indique las coordenadas de la posición dentro de la zona. El sistema de procesamiento utiliza la firma espacial de cada usuario para saber hacia dónde debe enfocar la antena en cada caso.
Obviamente, existe una fase previa a la transmisión de datos entre el sistema de gestión y los usuarios. En esta fase, el sistema debe descubrir cuáles son los usuarios que se encuentran dentro de la zona y obtener sus firmas espaciales. Actualmente están disponibles tres tipos de antenas inteligentes, las de Haz Conmutado. (Switched Beam), las de Haz de Seguimiento. (Scaninig) y las de Haz Adaptativo.
Los beneficios de la tecnología de antenas inteligentes son entre otros: la reducción de potencia de transmisión, la reducción de propagación multitrayecto, la reducción del nivel de interferencia, el incremento del nivel de seguridad, el incremento de la zona de cobertura y mejora en la eficiencia espectral.
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