Como as Antenas Inteligentes funcionam

Os sistemas tradicionais de Feixes Comutados e Matriz de Antenas Adaptativas habilitam a estação transmissora a personalizar os feixes gerados para cada um dos usuários a ela conectada. Em termos gerais, cada feixe gerado pela base é dedicado a um determinado usuário, e esse feixe forma um campo em torno do usuário, com a intenção de evitar, ou pelo menos reduzir, interferência e ruídos oriundos de fora desse campo.

Escutando o usuário (Processamento "Uplink")

Nessa situação, assume-se que a antena inteligente é utilizada apenas na estação transmissora. O aparelho receptor se comunica através de sinais onidirecionais com a base, e faz com que esta tenha a incumbência de selecionar os sinais desejados e separá-los dos outros que dividem o mesmo meio de propagação.

Normalmente, o sinal recebido por cada um dos elementos de antena é multiplicado por um valor, que representa um ajuste de amplitude e fase da onda. Esses sinais recebidos e ajustados são combinados para montar o sinal de saída do sistema. Um algoritmo adaptativo controla os valores multiplicadores, baseado em objetivos pré-definidos.

Para sistemas de Feixes Comutados, os ajustes efetuados com o sinal de entrada já caracterizam um ganho máximo no serviço. Porém, em sistemas de Matriz de Antenas Adaptativas, outros fatores devem ser levados em conta. E os cálculos dinâmicos feitos para acerto do sinal permitem que o sistema mude seu padrão de propagação, para otimizar ainda mais a recepção do sinal.

Transmitindo para o Usuário (Processamento "Downlink")

O que dierencia os sistemas de Feixes Comutados e Matriz de Antenas Adaptativas nesse modelo é a maneira como a transmissão é efetuada por cada um deles. Sistemas de Feixes Comutados se comunicam com os usuários por meio da mudança de feixes, buscando um que favoreça mais a transmissão. Já os sistemas de Matriz de Antenas Adaptativas interpretam o ambiente, considerando os sinais de radio-frequência existentes, e executam uma transmissão mais seletiva e precisa.

O tipo de processamento Downlink escolhido depende de o sistema de comunicação usar Time Division Duplex (TDD), que transmite e recebe na mesma frequência, ou usar Frequency Division Duplex (FDD), que utiliza frequências separadas para transmitir e receber. Na maior parte dos sistemas FDD, a queda de rendimento do uplink e downlink e outras caracteristícas de propagação podem ser considerados fatores independentes, ao passo que em sistemas TDD, os canais de uplink e downlink são tomados como recíprocos.

Comparação entre Feixes Comutados e Matriz de Antenas Adaptativas

A figura a seguir serve para ilustrar uma comparação feita entre três tipos de antenas: uma convencional setorizada, e as duas antenas inteligentes citadas no subtítulo acima. As áreas do gráfico representam qual tipo de antena é mais eficaz, considerando um sinal emitido com certo alcance.

O gráfico da esquerda apresenta um ambiente com pouca interferência no meio de propagação, enquanto o gráfico da direita exibe uma situação em que há grande interferência.

Após a análise dos gráficos, é possível notar que as antenas inteligentes possuem um aproveitamento maior ao da antena convencional em ambos os experimentos. O baixo nível de interferência no gráfico da esquerda representa um sistema sem fio com menores níveis de penetração. O lado direito da imagem, onde há alta interferência, mostra um sistema sem fio com mais usuários, ou com apenas um usuário que utiliza práticas de reuso de frequência.

O cenário descrito serve para mostrar que a capacidade de os sistemas adaptativos evitarem interferências resulta em ganhos significantes na cobertura do ambiente. As Antenas Inteligentes oferecem qualidade e alcance maiores, quando comparados àqueles garantidos pelas antenas convencionais.