Discussão:Estudo e simulação de antenas inteligentes

Resumo

A atual condição de mobilidade da sociedade fez com que todos nós dependêssemos cada vez mais de aplicações sem fio. Hoje os serviços de comunicações sem fio têm tido um grande acréscimo de usuários, enquanto que a faixa de frequência alocada para os mesmos continua limitada. Nos últimos anos a comunicação sem fio começou a apresentar falhas e redução na qualidade da transmissão. Vislumbrando a necessidade de alterar esse contexto, vêm se apresentando diversos estudos para maximizar a capacidade de tráfego desses serviços e diminuir a interferência entre canais de comunicação diferentes. Através da procura por novas formas de transmissão surgiu, dentre outros, o conceito de antenas inteligentes. Uma antena inteligente consiste em um sistema que engloba múltiplos elementos de antena e um processador de sinal, na maior parte das vezes, digital. Os elementos da antena são materiais especificamente configurados para a obtenção de maiores ganhos de qualidade na comunicação, dado uma certa faixa de frequência. O processador é responsável por ajustar e calibrar a radiação e/ou os elementos da antena, através de algoritmos. Existe três divisões principais referente aos “algoritmos de adaptação de pesos”, aonde o termo “pesos” são referente aos valores numéricos calculados pela antena e usado para “adaptar o sinal”, são eles:

• Algoritmo de referência temporal - são baseados no conhecimento prévio da estrutura de tempo de partes do sinal recebido. As sequências de formação existente nos sistemas 2G e 3G, por exemplo, satisfazem a essa condição. Aonde o receptor irá ajustar os pesos de tal maneira que a diferença entre o sinal de saída e a sequência de formação conhecida seja mínima. Os mesmos pesos gerados anteriormente serão então usados para a recepção dos dados transmitidos.
• Algoritmo de referência espacial - esses algoritmos devem estimar a direção de chegada de ambos os sinais: o desejado e o causador de interferência. Eles se baseiam no conhecimento prévio da geometria física da antena. Na maioria dos sistemas de comunicações móveis, o tempo que uma frente de onda leva para atravessar a antena é muito menor que um bit de intervalo. Assim, a suposição de banda estreita para antenas se torna válida e fica dessa maneira, possível de estimar os atrasos de tempo da onda entre os elemento de antena como as mudanças de fase. O algoritmo precisa de informações adicionais para o cálculo da direção de chegada de cada um dos sinais. Após a identificação do usuário, esses sinais podem ser separados e detectados.
• Algoritmos cegos - ao invés de de se basear em sequências de formação ou propriedades do receptor, os algoritmos cegos também podem ser aplicados para adaptação de pesos. Basicamente, esses algoritmos tentam extrair do sinal recebido a resposta do canal e os dados transmitidos, sendo que esses dois são desconhecidos. Essa tentativa de reconhecimento ocorre nos elementos da antena e, mesmo que estes não conheçam os bits atuais, os algoritmos cegos utilizam informações adicionais sobre a estrutura do sinal transmitido. Caso sequências de formação sejam usadas em combinação aos algoritmos cegos, estes passam a se chamar "Algoritmos Semi-cegos", e apresentam performance superior aos algoritmos TR e BA isolados. Atualmente, os algoritmos cegos e semi-cegos requerem um elevado tempo computacional para ser empregado em tempo real. Porém os algoritmos semi-cegos já apresentam avanços e estão mais perto de serem usados em tempo-real.

É essa adaptação da emissão de sinal para com o ambiente e o usuário final que corresponde o termo "Smart", que dá nome ao modelo das Antenas Inteligentes ("Smart Antennas"), e as diferencia das antenas convencionais.

Cronograma

Etapas/Mes	Dezembro/2012	Janeiro/2013	Fevereiro/2013	Março/2013
Conclusão do Resumo estendido	x
Iniciar a fundamentação teórica.		x	x
Conclusão da fundamentação teórica e elaboração dos objetivos e proposta do Trabalho de Conclusão de Curso.		x	x	x
Entrega do documento				x

Referências

[1] Antenas Inteligentes. http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/antena/index.html, 2008.

[2] Jack H. Winters. Smart Antennas for Wireless System. 1998.