INTRODUCCIÓN

Las comunicaciones móviles celulares han experimentado un gran crecimiento en los últimos años. Es así que en los años siguientes se espera que el acceso a la red de Internet sea inalámbrico. Por lo tanto, los avances que se adquieran en el desarrollo de estos sistemas desempeñarán un papel significativo en la manera en que se comunique el ser humano en el futuro.

En los sistemas de comunicaciones móviles celulares, el sistema de radiación o la antena desempeña un papel muy importante como interfaz entre los dispositivos electrónicos de los terminales móviles y el medio inalámbrico. Es así que el diseño y el desempeño del sistema de radiación determina en gran medida las prestaciones de un sistema de comunicaciones móviles celulares.

En los últimos años ha existido un gran inter és por emplear sistemas de radiación basados en agrupaciones de antenas en los sistemas de comunicaciones móviles celulares. Esto se debe a que las agrupaciones de antenas ofrecen la capacidad única de controlar a voluntad el haz principal del patrón de radiación, empleando un control electrónico en las fases que alimentan a cada uno de los elementos de antena. Esta característica los hace aplicables en un sistema de comunicaciones móviles celulares para dar cobertura a un cierto sector, reduciendo en gran medida la interferencia, a través del empleo de un patrón de radiación más directivo hacia el usuario de interés, que el proporcionado por un sistema de radiación convencional, generalmente omni-direccional o sectorial.

Este proyecto de investigación se ubica en el marco de los sistemas de comunicaciones móviles celulares basados en antenas inteligentes, que emplean una agrupación de antenas en la estación base. En los sistemas de comunicaciones móviles celulares el término antenas inteligentes se emplea para referirse a un sistema de agrupaciones de antenas. En este caso, se utiliza un cierto nivel de procesamiento de las señales que llegan a los elementos de antena, para conformar un patrón de radiación directivo hacia un usuario dado. Existen varios niveles de inteligencia [ EPFL, 2003 ] que se pueden implementar.

En este trabajo de investigación, el sistema de antenas inteligentes consiste en el empleo de una agrupación de antenas de fase progresiva; es decir, una agrupación de antenas en el que se pueden controlar electrónicamente las fases con las que se alimentan los distintos elementos, de modo que puede controlarse a voluntad la dirección en la que apunta el lóbulo principal del patrón de radiación generado.

Esta característica los hace aplicables en un sistema de comunicaciones móviles celulares para dar cobertura a un cierto sector, reduciendo en gran medida la interferencia a través del empleo de un patrón de radiación más directivo hacia el usuario, que el proporcionado por un sistema de radiación convencional, generalmente omni-direccional o sectorial. Con esta técnica se puede garantizar que el usuario se encuentra iluminado en todo momento por el lóbulo principal. Debido a las limitaciones en las dimensiones físicas, la implementación de antenas inteligentes en una red de comunicaciones móviles se limita, en principio, a las estaciones base. No obstante, una nueva línea de investigación contempla la posibilidad de incorporar antenas inteligentes a los terminales móviles.

Los parámetros que caracterizan el patrón de radiación generado por una agrupación de antenas están definidos. Es así que la respuesta del patrón de radiación depende en un cierto número de variables de diseño de la agrupación de antenas. El problema del diseñador de agrupaciones de antenas consiste en encontrar una combinación de valores para las variables de diseño, de manera que la respuesta del patrón de radiación generado sea óptima. Por lo tanto, existe la necesidad de aplicar herramientas de optimización, de manera que proporcionen un diseño óptimo de la agrupación de antenas en la generación de un patrón de radiación, con ciertas características deseadas.