estudio de antenas inteligentes

7/25/2019 Estudio de Antenas Inteligentes

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ESTUDIO DE ANTENAS INTELIGENTESRamrez, Luis; Revelo, Fabin

UNIERSIDAD T!"NI"A DE A#$ATO

Resumen1 \En la a%&uali'a' las &ele%omuni%a%ionesse en%uen&ran en su me(or 'esarrollo,nuevos sis&emas 'e %omuni%a%ionesa)are%en, e*)onien'o al&erna&ivas )arame(orar la +un%ionali'a' 'e los sis&emas la )res&a%i-n 'e servi%ios.El )ro)-si&o 'e es&e es&u'io es 'ar unaa)re%ia%i-n /lobal 'e la &e%nolo/a 'e laan&ena in&eli/en&e las 'i+eren&esmaneras en 0ue se )rev1 )o'rn in2uiren los sis&emas 'e %omuni%a%ionesm-viles.Un sis&ema 'e an&ena in&eli/en&e

%ombina m3l&i)les elemen&os 'ean&enas %on la %a)a%i'a' 'e)ro%esamien&o 'e la se4al, lo 0ueme(ora su ra'ia%i-n 5o su l-bulo 'era'ia%i-n en res)ues&a al ambien&e 'eo)era%i-n a%&ual al ambien&e se4ala'o.Se %onsi'era 0ue las an&enasin&eli/en&es son la 3l&ima innova%i-n&e%nol-/i%a 0ue &iene el )o&en%ial )araaumen&ar la +un%ionali'a' 'e lossis&emas 'e %omuni%a%ionesinalmbri%as. Las ven&a(as )ara lossis&emas 'e %omuni%a%iones

inalmbri%os6 aumen&o 'e %ober&ura,aumen&o 'e la %ali'a' 'e la%omuni%a%i-n, aumen&o 'e la%a)a%i'a', ba(o %onsumo 'e )o&en%ia,lo%aliza%i-n 'e los usuarios re'u%%i-n'e la in&er+eren%ia a o&ros usuarios.Principios fundamentales de antenasUna an&ena es un elemen&o me&li%o,%ons&i&ui'a 'e un ma&erial %on'u%&ormu liviano 7/eneralmen&e 'e aluminio8,%a)az 'e irra'iar on'asele%&roma/n1&i%as 9 ener/a 9 en varias'ire%%iones 'el es)a%io.Es&o :a%e 0ue las an&enas +un%ionen%omo &rans'u%&ores mu e%a%es en lossis&emas 'e %omuni%a%i-n, )ues&o 0ue&rans+orman las se4ales el1%&ri%as7)o&en%ia 'e ra'io +re%uen%ia 9RF98 en on'as ele%&roma/n1&i%as o ensu 'e+e%&o in&er%e)&an 1s&as 3l&imas las %onvier&e en ener/a el1%&ri%a.

Fi/ura


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)o&en%ial )ara in&ro'u%ir nuevosservi%ios.Los maores in%onvenien&es +a%&ores'el %os&o ra'i%an en el in%remen&o 'e%om)le(i'a' 'e &rans%e)&ores 'e laa'minis&ra%i-n 'e re%ursos en las ra'iobases.?o en 'a, una 'e las &1%ni%as ms)rome&e'oras )ara aumen&ar la%a)a%i'a' en sis&emas %elulares, 'ebi'oal aumen&o 'e la 'eman'a, son lasan&enas in&eli/en&es; aun0ue es+a%&ible &ambi1n usar es&as &1%ni%as en,)or e(em)lo, los sis&emas sa&eli&ales las @LAN 7re'es 'e rea lo%alinalmbri%as8, la 'is%usi-n a0u se limi&aa los sis&emas %elulares en el ran/o 'e+re%uen%ia


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Fi/ura . Formas 'e im)lemen&a%i-n 'elas an&enas in&eli/en&es.

Haz conmutadoEl :az %onmu&a'o se lo llama &ambi1nSCi&%:e' Lobe 7%ambio 'e 'ire%%i-n'el l-bulo8. Es la &1%ni%a ms sim)le. Elsis&ema ra'ian&e /enera varios :a%es(os, %a'a uno 'e ellos a)un&an'o enuna 'ire%%i-n 'is&in&a, 'e mo'o 0ueen&re &o'os se %ubre &o'a zona 'esea'a7un se%&or o una %el'a8, la in&eli/en%ia

'el sis&ema se en%ar/a 'e sele%%ionar el:az 0ue me(or servi%io 'a a %a'ausuario en )ar&i%ular, en +un%i-n 'eal/3n )arme&ro 'e %on&rol 7maor nivel'e )o&en%ia re%ibi'a8, me(or SINR7rela%i-n se4al a rui'o msin&er+eren%ia8 me(or "5I 7rela%i-n se4ala in&er+eren%ia8.Es&a &1%ni%a no /aran&iza 0ue el m-vilse en%uen&re en la 'ire%%i-n 'e m*imara'ia%i-n 'el :az 0ue le 'a servi%io, ni0ue las se4ales in&er+eren&es se veanno&ablemen&e re'u%i'as 7a 0uesiem)re es )osible 0ue al/una en&re )oruno 'e los l-bulos se%un'arios8.Haz de seguimientoEl :az 'e se/uimien&o es %ono%i'o&ambi1n %omo arre/lo 'inmi%o en+ase )ue'e verse %omo una/eneraliza%i-n 'el %on%e)&o 'el :az%onmu&a'o.Es&a &1%ni%a es ms %om)le(a 0ue laan&erior, re0uiere el uso 'e un arre/lo)ro/resivo 7arre/lo 'e +ase8; es 'e%ir, unarre/lo en el 0ue se )ue'en %on&rolarele%&r-ni%amen&e las +ases %on las 0uese alimen&an los 'is&in&os elemen&os, 'e

mo'o 0ue )ue'a mo'i%arse a volun&a'la 'ire%%i-n 0ue a)un&a el l-bulo)rin%i)al 'e la an&ena.A su vez, es ne%esario u&ilizar al/3nal/ori&mo 'e 'e&e%%i-n 'e la 'ire%%i-n'e lle/a'a 7DoA8 'e la se4al, 'e mo'o0ue )ue'a reorien&arse 'inmi%amen&eel :az )ara a)un&ar al usuario 'esea'o.

Haz adaptativoEs&e es el m*imo nivel 'e in&eli/en%ia%on 0ue se )o'ra 'o&ar al sis&ema. Enes&e %aso, se u&iliza un al/ori&mo 'e DoA)ara 'e&erminar la 'ire%%i-n :a%ia las+uen&es 'e la in&er+eren%ia 7)or e(em)lo6o&ros usuarios8. A0u, la sali'a 'e %a'a

elemen&o 'el arre/lo se )on'era %on un+a%&or 'e )eso %uo valor se asi/na'inmi%amen&e, 'e mo'o 0ue se%on+orma el 'ia/rama 'e ra'ia%i-n )arama*imizar al/3n )arme&ro 'e la se4al,7)or e(em)lo, la SINR8 'e es&e mo'o el'ia/rama sin&e&iza'o :abi&ualmen&e)resen&ar un l-bulo )rin%i)al en la'ire%%i-n 'el usuario 'esea'o, l-bulosse%un'arios en las 'ire%%iones 'e las%om)onen&es mul&i&rae%&o mnimos7e in%luso nulos8 'e ra'ia%i-n en las'ire%%iones 'e las +uen&es 'ein&er+eren%ia.No siem)re ser )osible eliminar &o'a lain&er+eren%ia, a 0ue el n3mero 'e+uen&es in&er+eren&es 0ue se )ue'ensu)rimir es& 'ire%&amen&e rela%iona'o%on el n3mero 'e elemen&os 'e laan&ena.

Es&a &1%ni%a re0uiere 'el uso 'e%om)li%a'os al/ori&mos, &an&o )ara la'e&e%%i-n 'e las se4ales 'esea'a ein&er+eren&e %omo )ara la o)&imiza%i-n'e los )arme&ros 0ue +orman el :az.Es&os al/ori&mos suelen %onllevar una/ran %ar/a %om)u&a%ional, mien&ras 0ue'eben )ro%esarse en &iem)o real, )or lo0ue su)onen una seria limi&a%i-n.

VentajasEl )ro)-si&o 'e un sis&ema 'e an&enain&eli/en&e es aumen&ar la %ali'a' 'e la

se4al 'el sis&ema 'e ra'io base a &rav1s'e la &ransmisi-n ms 'ire%&a 'e se4al'e ra'io mien&ras se re+uerza su%a)a%i'a' a &rav1s 'el reuso 'e+re%uen%ia. La im)lan&a%i-n 'e lasan&enas in&eli/en&es en una re' 'e%omuni%a%iones m-viles se limi&a, en)rin%i)io, a las es&a%iones base, 'ebi'oa 0ue ne%esariamen&e se 'ebenem)lear sis&emas ra'ian&es 'e maor&ama4o 7arre/lo 'e varios elemen&os8.Es&o &iene la ven&a(a a4a'i'a 'e 0ue)ue'en in&ro'u%irse las an&enasin&eli/en&es 'e +orma &rans)aren&e )ara

los usuarios, 0ue no &en'rn 0ue%ambiar 'e &erminal )ara bene%iarse'e es&a &e%nolo/a. No obs&an&e,al/unos au&ores si :an %on&em)la'o la)osibili'a' 'e in%or)orar an&enasin&eli/en&es a los &erminales m-viles.Las an&enas in&eli/en&es :an si'o)ensa'as ba(o la e*i/en%ia 'e2e*ibili'a', mo'ulari'a' &rans)aren%ia en su +un%ionamien&o

Inconvenientesa!or complejidad de transceptores

En %om)ara%i-n %on los sis&emasra'ian&es %onven%ionales, los sis&emas'e an&enas in&eli/en&es son mu%:o ms


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%om)le(os 'i+%iles 'e 'ise4ar. Serim)res%in'ible el uso 'e )o&en&es)ro%esa'ores 7DS>s8 )ara e(e%u&ar losal/ori&mos 'e o)&imiza%i-n,%on+orma%i-n 'e :az 'e&e%%i-n 'eln/ulo 'e lle/a'a."ama#o f$sico

>ara 0ue una an&ena in&eli/en&eob&en/a una /anan%ia razonable, esne%esario un arre/lo 'e an&enas %onvarios elemen&os. T)i%amen&e se :ansu/eri'o arre/los 0ue %onsis&en 'e seisa 'iez elemen&os, los mismos 0ue'ebern es&ar se)ara'os:orizon&almen&e al aire libre )araambien&es m-viles.

%ireccin del RecursoLas an&enas in&eli/en&es son)rin%i)almen&e una &e%nolo/a 'e ra'io,

es&o im)li%a &ambi1n nuevas 'eman'asen +un%iones 'e las re'es &ales %omore%ursos 'ire%%i-n 'e movili'a'."uan'o se ini%ia una nueva %one*i-n ola %one*i-n e*is&en&e es en&re/a'a auna nueva es&a%i-n base, nin/unain+orma%i-n an/ular es& 'is)onible enla nueva es&a%i-n base. Es&o )ue'e sermane(a'o )ermi&ien'o a la es&a%i-nbase un barri'o %on&inuo a &rav1s 'e la%1lula %on un :az 'e Hb3s0ue'aH 0uebus%a a %an'i'a&os )ara una nueva%one*i-n o un :an'over.

Planificacin de la Radio>ara 0ue las an&enas in&eli/en&es)ue'an &ener la /anan%ia 'esea'a lases&a%iones base 'eben )o'er se)arar alos usuarios en el 'ominio an/ular. Es&osi/ni%a 0ue al/unas 'e las es&ra&e/iasa%&uales )ara )lani%a%i-n 'e ra'ione%esariamen&e 'eben ser mo'i%a'as.

Aplicaciones del &A& '&istema %e AntenaInteligente(El )rin%i)al bene%io 'e los SAS es 0ueme(oran la %a)a%i'a' 'el sis&ema

aumen&an'o el n3mero 'e usuarios )orrea o)&imizan'o el uso 'el es)e%&ro.>or &an&o, ser )osible im)lemen&ar ms%1lulas )ara %ubrir la misma zona ein%remen&ar as la %a)a%i'a' &o&al 'elsis&ema.Es&e :e%:o es im)or&an&e es)e%ialmen&e)ara o+re%er servi%ios )ersonaliza'os enen&ornos urbanos. En zonas suburbanas,)ermi&e e*&en'er la %ober&ura 'e las%1lulas 'e mo'o 0ue se re'uz%a eln3mero 'e las mismas. >or &an&o, enambos %asos, )osibili&a o+re%er servi%ios

'e valor a4a'i'o %on maor %ober&ura aun menor %os&o.

>or o&ra )ar&e, )ues&o 0ue la /anan%ia la sensibili'a' 'e una an&ena in&eli/en&eson me(ores 0ue la 'e una an&ena%onven%ional, la )o&en%ia &ransmi&i'a)or el m-vil es menor. Es&o )ermi&e,re'u%ir el &ama4o 'e los &erminales ,a'ems, alar/a la 'ura%i-n 'e lasba&eras.El %on&rol 'e )o&en%ia se :a%e &an&o enel m-vil 7enla%e as%en'en&e8 %omo en la$TS 7enla%e 'es%en'en&e8, 'e +orma 0ue%uan'o los m-viles se en%uen&ran %er%a'e la es&a%i-n base, ambas )ar&es&ransmi&en a menor )o&en%ia,re'u%ien'o 'e es&a +orma lain&er+eren%ia en la re' , )or &an&o,:a%ien'o el sis&ema ms robus&o +ren&eal +a'in/ o 'esvane%imien&o.

odos de Aplicarla en una Red de

)omunicaciones vilesUna vez %ono%i'os los &i)os 'e an&enasin&eli/en&es, es ne%esario %ono%er losmo'os 'e in&ro'u%%i-n 'e es&a&e%nolo/a en una re' 'e%omuni%a%iones m-viles.E*is&en &res mo'os 'e a)li%arla, en+un%i-n 'el /ra'o 'e a)rove%:amien&o'e la sele%&ivi'a' es)a%ial 0ue o+re%e6

Receptor de Alta &ensi*ilidad 'H&R(Es&a %on/ura%i-n %onsis&e en u&ilizaran&enas in&eli/en&es solo en el enla%e

as%en'en&e. De es&e mo'o, /ra%ias a lamaor 'ire%&ivi'a' 'e la an&ena, se%onsi/ue me(orar la sensibili'a' /lobal'e la %a'ena 'e re%e)%i-n 'e la es&a%i-nbase.Rec+azo de Interferencia por ,iltrado-spacial'&,IR(En es&a %on/ura%i-n se em)leanan&enas in&eli/en&es &an&o en el enla%eas%en'en&e %omo en el 'es%en'en&e,%on lo %ual se %onsi/ue a)rove%:ar lame(ora )or sele%&ivi'a' es)a%ial enambas 'ire%%iones.

Acceso .ltiple por %ivisin -spacial'&%A(Es&a sera la %on/ura%i-n ms%om)le(a, )ues %onsis&e en a)rove%:aral m*imo las )ro)ie'a'es 'esele%&ivi'a' es)a%ial 'e las an&enas 'eambos enla%es )ara ubi%arsimul&neamen&e a varios usuarios en elmismo %anal. Es 'e%ir, 0ue )o'ra :abervarios usuarios u&ilizan'o al mismo&iem)o la misma +re%uen%ia el mismo%-'i/o 'e s%ramblin/ 7o el mismoin&ervalo 'e &iem)o en GS#8, es&an'o

'is%rimina'os 3ni%amen&e )or su)osi%i-n an/ular res)e%&o 'e la es&a%i-nbase.


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En es&e %aso el aumen&o en la%a)a%i'a' se )ro'u%e 'e +orma 'ire%&a,'ebi'o a 0ue se :a a4a'i'o una nueva'imensi-n )ara la /es&i-n 'el es)e%&ro.

)onclusionesEn el 'esarrollo 'e las&ele%omuni%a%iones, los sis&emas 'e&ele+ona m-vil :an en%on&ra'oin%onvenien&es en la )res&a%i-n 'eservi%ios 'ebi'o alsub'imensionamien&o 'e las re'es,)rovo%an'o )roblemas 'e6 %a)a%i'a',%ober&ura e in&er+eren%ia.Una 'e las al&erna&ivas a%&uales son losSis&emas 'e An&enas In&eli/en&es, 0ue)ro)one la su)era%i-n 'e las barreras'e la a%&ual &ele+ona m-vil un m*imo'esarrollo 'e servi%io. Es una &e%nolo/a0ue aumen&a el al%an%e la %a)a%i'a'

'e las es&a%iones base, 'an'o %omoresul&a'os6 nuevos servi%ios, maorse/uri'a', bene%ios e%on-mi%os &e%nol-/i%os en los sis&emas 'e%omuni%a%iones m-viles.La an&ena in&eli/en&e, )or si sola, no)resen&a in&eli/en%ia al/una, suin&eli/en%ia se basa en la u&iliza%i-n 'eal/ori&mos a'a)&a&ivos. Los al/ori&mosa'a)&a&ivos, +avore%en a la%on+orma%i-n 'e :a%es, o)&imiza%i-n 'ere%ursos, %on&rol, )ro%esamien&o 'ese4ales %on&inuo a)ren'iza(e 7lazo 'e

re)e&i%i-n 'el )ro%eso8 'e los sis&emas.Des'e el )un&o 'e vis&a 'e e%ien%ia,las an&enas in&eli/en&es son unasolu%i-n &e%nol-/i%a a'e%ua'a )ara lao)&imiza%i-n 'e la )o&en%ia 'era'ia%i-n. "on la u&iliza%i-n 'e)ro%esa'ores 'e al&a %a)a%i'a', se)osibili&a la +orma%i-n 'e :a%es 'ire%&os,es&re%:os en+o%a'os al usuario.Las an&enas in&eli/en&es )ermi&en unaumen&o 'e %a)a%i'a' en los sis&emasa%&uales 'e &ele+ona m-vil. Sua)li%a%i-n %on(un&a %on SD#A al/ori&mos a'a)&a&ivos )rev1 la

)osibili'a' 0ue los sis&emas %on TD#A "D#A mul&i)li0uen sus %a)a%i'a'es )orB ve%es res)e%&ivamen&e.A )esar 'el in%remen&o en el n3mero 'eusuarios, la in&er+eren%ia en&re %1lulas

a'a%en&es no %ons&i&uira un )roblema,'ebi'o al en+o0ue 'ire%&ivi'a' 'e los:a%es ra'ia'os )or el sis&ema.En+o%n'onos a la %ali'a' 'e lossis&emas 'e &ele+ona m-vil, la&e%nolo/a 'e an&enas in&eli/en&esme(oran las &ransmisiones 'e voz, 'a&os vi'eo. Re'u%ien'o los e+e%&os 'emul&i&rae%&oria e in&er+eren%ias 'ese4ales, el in&er%ambio 'e &r%o en&reusuario ra'io base se vuelve 2ui'o. Dei/ual manera la u&iliza%i-n 'e al/ori&mos'e beam+ormin/, re%e)&ores sensibles &1%ni%as 'e a%%eso al %anal, )ermi&en0ue la +un%ionali'a' 'e los sis&emasal%an%en un -)&imo 'esarrollo.Los al/ori&mos u&iliza'os en la&e%nolo/a 'e an&enas in&eli/en&es son2e*ibles, )ue'en ser )ro/rama'os 'emanera 0ue las an&enas en+o0uen sus

se4ales en 'e&ermina'as zonas;evi&an'o ra'iar las se4ales en lu/ares'on'e la in+orma%i-n )ue'a serviolen&a'a.Es&amos se/uros 0ue los sis&emas 'e lasan&enas in&eli/en&es son una solu%i-na'e%ua'a en las %omuni%a%ionesm-viles en mu%:as o&ras reas&e%nol-/i%as. A %or&o )lazo las&ele%omuni%a%iones &en'rn una+or&aleza en la u&iliza%i-n 'e es&a nueva&e%nolo/a, su &o&al 'esarrollo eim)lemen&a%i-n me(orarn el

'esem)e4o 'e las a%&uales re'es 'e&ele+ona m-vil, %um)lien'o los ob(e&ivos%on 0ue +ueron i'ea'as.

/i*liograf$a $RAULT, R., Las an&enas. "a)J&ulo =6Las an&enas. #a'ri', E'i&orial >aranin+o,S.A.,

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