Antenas inteligentes
Antenas que utilizan un elevado número de elementos y lo combinan con un procesador de señales con la finalidad de optimizar la radiación o el patrón de recepción en el arreglo elemental. Existen 2 tipos: 1. De haz conmutado: que tienen un número finito de patrones de radicación y recepción, llamadas también antenas sectoriales. 2. De arrays adaptativos: Son capaces de formar un número casi infinito de patrones de radiación, limitados solo por las capacidades propias de los elementos que la conforman y el ambiente donde sean colocadas. Las antenas adaptativas mejoran las recepciones de señal al definir y concentrar los lóbulos de transmisión en las direcciones que sean requeridas y creando nulos en direcciones que creen interferencias. Aumentando la efectividad de la antena y reduciendo su consumo de potencia, eliminando las zonas que causen daño a la señal y solo dirigiéndola en los sentido que sean requeridas. Tiene la capacidad de aumentar capacidad y cobertura en sistemas de redes móviles y es aplicable para cualquier protocolo. Las antenas inteligentes basan su funcionamiento en la detección de códigos preestablecidos para el arreglo de antenas en cuestión. Por ejemplo un arreglo de antenas adaptativas de Movistar en la red GSM solo buscaría señales de equipos celulares GSM en la banda de 850MHz. Si en una zona no existen equipos de esta banda, el arreglo adaptativo se encargara de reducir el consumo de energía hacia esa zona, dejando solo la detección de equipos en esa zona en caso de que un ciente se trasladé hacia allá. Y es precisamente esta rama de sistemas de comunicación, la telefonía móvil una de las mejor puede aprovechar esta tecnología. Ya que mientras más pasa el tiempo, mayor es la cantidad de usuarios de telefonía celular, hoy en día las operadoras ofrecen cada vez más servicios que requieren gran ancho de banda los cuales son capaces de ofrecer pero ya se comienzan a observar las faltas de estos servicios, debido a la gran cantidad de usuarios que hoy tienen estas operadoras y la obligación de ofrecer servicios en todo momento a todos los equipos. Un ejemplo es la internet móvil de Movistar, a sus inicios fue un buen servicio que otorgaba los beneficios que ofrecía, sin embargo con el aumento de usuarios de esta red el ancho de banda se disminuye para cada uno, haciendo la conexión peor que una conexión de cable telefónico(28Kbps y 56Kbps). Es poco probable que todos los usuarios usen el servicio al mismo tiempo, de llamadas por medio de una operadora por ejemplo, por lo tanto
cuando se aplica esta tecnología se mejora el servicio a todos los usuarios que estén utilizando directamente los servicios y no a todos los que están en la operadora, dándoles a estos mayor calidad de servicio. En la actualidad existen al menos 3 métodos de implementación de las antenas inteligentes, estos son:
1. Haz conmutado: Es la técnica más sencilla, simplemente el arreglo de antenas crea varios lóbulos de máxima potencia en distintas direcciones de su zona o celda, y elige que lóbulo le conviene a cada usuario, reduciendo el consumo de los lóbulos en los que no se encuentren usuarios y aumentando o manteniendo la potencia de los lóbulos en los que se encuentre el usuario. Una forma relativamente mejor de realizar esto es con el conocimiento de la posición del usuario se transmiten varios haces que reboten y terminen en el usuario, esto con la finalidad de transmitir varios datos por cada elemento del arreglo y que se reúnan en el dispositivo de recepción.
2. Haz de seguimiento: Se basa en el uso de arrays progresivos y algoritmos de detección de llegada. El procesador conoce en todo momento la posición angular del usuario y polariza el array progresivo de forma que el usuario siempre se encuentre en el lóbulo principal de emisión. Esto da siempre al usuario la mayor potencia de recepción. Vale la pena destacar que aun es capaz de sufrir interferencias.
3.
Haz adaptativo: La forma más avanzada de establecimiento de antenas inteligentes. Basa su funcionamiento en antenas capaces de detectar no solo el usuario sino las interferencias y enviar los lóbulos máximos en la dirección de los primeros y mínimos o nulos en la dirección de los segundos, incluso es capaza de direccionar los lóbulos secundarios hacia rakes para su aprovechamiento.
Una vez conocidos estos posibles modos de antenas inteligentes hace falta solo conocer cómo se pueden utilizar. Básicamente hay tres medios de uso, son:
Receptor de alta sensibilidad: como su nombre lo indica se usa para aumentar solo la sensibilidad del receptor en las estaciones base. Aplicado a una red celular puede ejercer ciertas ventajas como la
reducción del consumo eléctrico por parte de los aparatos conectados a esa red, mayor cobertura y reducción de los errores.
Rechazo de interferencias por filtrado espacial: Aplica el aumento de sensibilidad tanto en el emisor como en el receptor con antenas inteligentes en ambos extremos del canal de comunicación.
Acceso múltiple por división espacial: utiliza las capacidades de las antenas inteligentes para introducir varios usuarios en un mismo canal. Dividiéndose unos de los otros solo por su posición pero en el mismo lóbulo.
Tecnología MIMO La tecnología MIMO es una técnica que permite el uso de múltiples arrays adaptativos en el emisor y en receptor de manera de aprovechar las transmisiones propagadas en direcciones alternativas. La diversidad de espacio, de ganancia y de polarización para reducir la correlación entre las señales recibidas. Ventajas de las antenas inteligentes:
Aumento de la zona de cobertura: ya que puede dirigir la potencia en la dirección que se requiera el alcance efectivo de una antena inteligente es mucho mayor que el de una antena omnidireccional o incluso una direccional de igual potencia.
Reducción del consumo de poder: Ya que la ganancia de transmisión es mayor no se requerirá que la estación base consuma tanta potencia, así también ya sea para uno o más usuarios, los equipos de recepción no requerirán ser tan sensibles a las transmisiones recibidas por lo tanto no se requerirán amplificadores tan poderosos para que la señal sea comprensible.
Reducción de propagación multitrayecto: Ya que la antena de transmisión dirigen su lóbulo hacia el usuario directamente se reduce esta propagación tan azarosa, ya que bajo ciertas circunstancias puede resultar beneficioso y bajo otras circunstancias negativo a la recepción.
Reducción del nivel de interferencia: Ya que se discrimina la señal de las interferencias para beneficiar a la señal de los usuarios deseados las interferencias son disminuidas aumentando la calidad del servicio.
Aumento de la seguridad: ya que el servicio es directivo es más difícil de ser interceptado además que esa misma directividad permite conocer la localización de una persona que use el servicio de forma ilícita.
Incremento en la oferta de servicios: Ya que en todo momento se conoce la posición de el usuario que accese a los servicios, permite nuevos servicios como localización propia mediante mapas, aplicación de publicidad sobre lugares turísticos e información sobre servicios no comunicacionales cercanos al usuario.
Desventajas de las antenas inteligentes:
Mayor complejidad de transceptores: debido a sus capacidades intrínsecas estas antenas son mucho más complejas de diseñar, requiriendo que cada elemento del arreglo tenga su propia cadena de emisión y recepción además de el uso de procesadores poderosos en la estación base que se encarguen de los cálculos requeridos por estos arreglos.
Cambios en la planificación de colocación de antenas: Con el cambio de sistema de antenas omnidireccionales a antenas inteligentes se requerirá un cambio en la planificación de las ubicaciones de las antenas. Esto debido a las ventajas que presenta este nuevo sistema, como aumento del alcance efectivo, seguimiento angular de usuarios, etc.
Conclusión.
Las antenas inteligentes marcan grandes ventajas sobre sus antecesoras, las antenas omnidireccionales o direccionales, como lo son la reducción del consumo de poder conservando la misma cobertura o inclusive por aumentándola, reducción de la interferencia, aumento de la seguridad entre otros que la hacen una gran alternativas a pesar de sus contras como pueden ser la ausencia de personal capacitado en el diseño e instalación de este tipo de arreglos y sus procesadores de señal correspondientes asi como sus costos. Sin embago por el lado positivo casí toda tecnología actual comenzó de la misma manera ofreciendo muchísimas ventajas pero siendo costosa al principio, con el tiempo gracias a la investigación y el desarrollo tienden a reducir sus costos y gracias a los programas de formación más personas tienden a certificarse en el uso de estas nuevas tecnologías, saltando los dos problemas que presenta esta tecnología.
Son aplicables a casi cualquier protocolo de radiocomunicación y en casi cualquier banda pero en la actualidad su uso más generalizado es en las comunicaciones celulares, o mejor dicho en las estaciones base de las compañías celulares. Esto amplia las coberturas y reduce el ruido además de aumentar la calidad y permitir el máximo aprovechamiento de las capacidades de los celulares actuales.
Los beneficios de esta tecnología tarde o temprano llegaran a todo el mundo mejorando la forma en la que nos comunicamos y sobre todo desde donde nos comunicamos.
Bibliografia http://es.wikitel.info/wiki/Antenas_inteligentes MORENO, Oscar. FRANCO, Ignacio. Introducción a la tecnología de antenas inteligentes. Aplicación a UMTS.