Antenas e Sistemas de Antenas
As antenas fazem o intermédio entre a energia eletromagnética de um meio (espaço) para
algum outro (fio, cabo coaxial, etc...). Os designs físicos podem variar bastante.
Desde primeiros dias da comunicação sem fio, existem as antenas onidirecionais, que irradiam
e recebem igualmente bem em todas as direções. Para encontrar os seus usuários, esta antena
envia transmissões em todos os sentidos em um padrão semelhante ondulações irradiando para
fora em uma piscina de água. Embora adequado para ambientes simples onde nenhum
conhecimento específico dos usuários está disponível, este abordagem espalha sinais, atingindo
usuários desejados com apenas uma pequena percentagem do total da energia que sai para o
ambiente.
Figura 1. Antena Onidirecional e sua cobertura.Tendo em conta esta limitação, estratégias onidirecionais tentam superar os desafios gerados
pelo ambiente por simplesmente impulsionar o nível de potência dos sinais emitidos. Em uma
configuração de inúmeros usuários, isto torna uma situação má pior já que os sinais que
perderem os usuários destinados tornam-se interferência para os da mesma ou de células
adjacentes. Em aplicações uplink (utilizador a estação base), antenas onidirecionais não
oferecem ganho preferencial para os sinais dos usuários servidos.
Em outras palavras, os usuários têm de gritar contra sinal de energia concorrente. Além disso,
essa antena simples não pode seletivamente rejeitar sinais que estejam interferindo com os dos
usuários e não tem atenuação multipath ou capacidades de equalização. Estratégias
onidirecionais diretamente e adversamente impactam sobre a eficiência espectral, limitando
freqüência de reutilização. Estas limitações forçam os designers de sistema e planejadores de
rede para conceberem cada vez mais sofisticados e dispendiosos remédios. Nos últimos anos,
as limitações tecnológicas dessa antena na qualidade, capacidade e cobertura de sistemas de
comunicação móvel têm solicitado uma evolução na concepção e papel da antena em um
sistema sem fios.
Uma antena simples também pode ser construída de modo a ter certas direções preferenciais
fixas de transmissão e recepção. Como uma alternativa para o método de força bruta de
adição de novos transmissores, muitas torres de antenas convencionais hoje dividem, ou
setorizam células. Uma área 360° é frequentemente dividida em três subdivisões 120 °, cada
uma das quais é coberta por método de transmissão um pouco menos broadcast. Todo o
resto sendo igual, antenas direcionadas proporcionam um ganho em relação a uma antena
onidirecional. Embora antenas setorizadas multipliquem o uso de canais, não superaram as
grandes desvantagens do padrão antena onidirecional difundidos, como interferências em
cocanais.
Figura 2. Antena direcional e seu padrão de coberturaComo pode ser feita uma antena mais inteligente? Primeiro, a sua concepção física pode ser
modificado adicionando mais elementos. Em segundo lugar, a antena pode tornar-se um
sistema de antena que pode ser projetado para transferir sinais antes da transmissão em cada
uma dos sucessivos elementos, a fim de que a antena tenha um efeito composto. Esta base de
hardware e software conceito é conhecido como phased array antena.
O conceito de utilizar múltiplas antenas e um processamento de sinal inovador para servir
células mais inteligentes tem existido por muitos anos. De fato, vários graus de relativamente
dispendiosos sistemas inteligentes antena já foram aplicados em sistemas de defesa. Até
últimos anos, as barreiras de custo impediram a sua utilização em sistemas comerciais. O
advento de processaodres de sinal digital de baixo custo (DSPs), processadores de propósito
geral (e ASIC), bem como softwares inovadores de processamento de sinal (algoritmos)
fizeram a utilização de antenas inteligentes práticas para os sistemas de comunicações celulares.
Hoje, quando soluções espectralmente mais eficazes é cada vez mais um negócio imperativo,
esses sistemas estão proporcionando maior cobertura de área para cada célula local, os
aumentos da rejeição de interferência e capacidade melhorias substanciais.
