Antenas switched beam e antenas adaptativas permitem a estação base personalizar os raios
que eles geram para cada usuário remoto pra efeito de controle interno de feedback. De uma
maneira geral, cada abordagem forma um conjunto de usuários individuais e tenta rejeitar
interferência ou sujeira de sinal de usuário de fora do conjunto principal.
Ouvindo a célula (Processamento de Uplink):
Assume-se aqui que uma antena inteligente é apenas empregada na estação base e não no
aparelho telefônico. Esses terminais remotos de rádio transmitem utilizando antenas
onidirecionais, deixando à estação base separar seletivamente os sinais desejados dos de
interferência.
Tipicamente, o sinal recebido a partir dos elementos de antena espacialmente distribuídos é
multiplicado por um peso, um complexo ajuste de amplitude e fase. Esses sinais são
combinados para produzir a matriz de saída. Um algoritmo adaptativo controla os pesos de
acordo com objetivos previamente definidos. Para uma antena switched beam, o mesmo pode
ser o máximo ganho; De um sistema adaptativo de antenas, outros fatores podem receber igual
consideração. Estes cálculos dinâmicos permitem ao sistema de mudar o seu padrão de
radiação para aperfeiçoar o sinal de recepção.
Falando aos Usuários (Downlink Processing)
A tarefa de transmissão de um modo seletivo espacialmente é a base principal para diferenciar
antenas switched beam e sistemas de antenas adaptativas. Conforme descrito a seguir,
antenas switched beam comunicam-se com os usuários alterando entre os padrões pré-
definidos, baseado na força do sinal. Em comparação, antenas adaptativas tentam
compreender o ambiente RF mais abrangente e transmitir mais seletivamente.
O tipo de processamento para o downlink usado depende se o sistema de comunicação
utilizado usa a divisão de tempo duplex (TDD), que transmite e recebe na mesma freqüência
(PHS e DECT) ou a divisão de freqüência duplex (FDD), que usa freqüências separadas para
transmitir e receber (como o GSM). Na maioria dos sistemas FDD, o enfraquecimento do
uplink e o downlink e outras características de propagação podem ser considerados
independentes, enquanto em sistemas TDD os canais de informação de uplink e downlink
podem ser considerados recíprocos. Daí, em sistemas TDD o canal de informação de uplink
podem ser utilizados para atingir uma transmissão seletiva espacial. Nos sistemas FDD, o canal
de informação de uplink não pode ser utilizado diretamente e outros tipo de processamento de
downlink devem ser considerados.
Antenas Switched Beam
Em termos de padrões de radiação, antenas switched beam são uma extensão do atual
sistema de setorização microcelular ou celular para a divisão de uma célula típica. A
abordagem switched beam subdivide ainda mais os macrosetores em vários microsetores
como uma forma de melhorar o alcance e capacidade, Cada microsetor contém um padrão de
raio fixo pré-determinado com grande sensitividade localizada no centro do raio e com baixa
sensitividade no resto da faixa.
O sistema switched beam seleciona um dos vários padrões de raio pré- determinados
(baseado na combinação de pesos da saída da antena) com o maior poder de saída no canal
do usuário remoto. Essas escolhas são motivadas pelo RF ou banda base DSP hardware e
software. O sistema muda os raios em diferentes direções mudando a diferença de fase de
sinal usados para alimentar os elementos de antena ou receber dele. Quando um dispositivo
móvel entra num macrosetor particular, o sistema switched beam seleciona o microsetor
contendo o sinal mais forte. O sistema monitora a força do sinal e muda para outros setores
microsetores como necessário.
A abordagem de antenas adaptativas
A abordagem de antenas adaptativas para a comunicação entre o usuário e a estação base é
de uma forma diferente, adicionando uma dimensão de espaço. Ajustando o ambiente RF
enquanto este muda, antenas adaptativas podem alterar dinamicamente o padrão de sinal para
virtualmente o infinito, para otimizar a performance de um sistema wireless.
As antenas adaptativas utilizam sofisticados algoritmos de processamento de sinal para
continuamente distinguir entre os sinais desejados, multipath, e sinais de interferência assim
como calcular a direção de chegada. Essa abordagem continuamente atualiza sua estratégia de
transmissão baseado nas mudanças em ambas as locações desejadas e de interferência. A
habilidade de suavemente localizar com os conjuntos principais e interferentes com nulos
garante que o orçamento do link é constantemente maximizado porque não existem nem
microsetores nem padrões pré-definidos.
Figura 6. Padrões de cobertura para as antenas switched beam e antenas adaptativas.
Benefícios da utilização de antenas adaptativas e switched beam:
Integração - sistemas switched beam são tradicionalmente concebidos para sistemas de
celulares. Tem sido frequentemente implementada como um add-on, uma tecnologia inteligente
que responda às necessidades das redes maduras. Em comparação, sistemas de antenas
adaptativas foram implantados com uma abordagem totalmente integrada que oferece menos
redundância de hardware do que switched beams, mas exige construções novas.
Alcance / cobertura – sistemas switched beam podem aumentar o alcance da estação base de
20 a 200% em comparação as antenas tradicionais, dependendo de circunstâncias ambientais
e de hardware/software utilizadas. A cobertura adicional pode salvar bastante o custo em
importante infra- estrutura isso significa preços mais baixos para os consumidores. Além disso,
a mudança dinâmica de mudança de raios conserva capacidade porque o sistema não envia
todos os sinais em todas as direções. Em comparação, antenas adaptativas podem abranger
um conjunto mais vasto, mais uniforme com o mesmo nível de poder como uma antena
switched beam.
Supressão de interferências – antenas switched beam antenas reprimem interferências
provenientes de direções fora do centr do raio ativo. Porque os padrões são fixos, porém, a
rejeição de interferência real é frequentemente o ganho do padrão de raio selecionado para a
comunicação da direção de quem interfere. Além disso, elas são normalmente utilizadas apenas
para recepção por causa da ambigüidade do sistema de percepção da localização do sinal
recebido (as conseqüências da transmissão raio errado sendo óbvias). Além disso, devido aos
raios pré-determinados, a sensibilidade pode ocasionalmente variar conforme o usuário move
através do setor.
Soluções switched beam funcionam melhor com moderada interferência cochannel e têm
dificuldade em distinguir entre um sinal desejado e um de interferência. Se o sinal que causa a
interferência é aproximadamente o centro do raio selecionado e o usuário está afastado do
centro do feixe selecionado, o sinal pode ser reforçado interferindo muito mais do que o sinal
desejado. Nestes casos, a qualidade é degradada para o usuário.
Antenas adaptativas, atualmente, oferecem uma rejeição de interferência mais compreensiva.
Também, porque ele transmite um infinito, e não finito número de combinações, o seu enfoque
estrito cria menos interferência para os utilizadores vizinhos do que uma abordagem switched
beam.
