Las comunicaciones inalámbricas han experimentado un acelerado crecimiento en los últimos años. En sistemas de acceso múltiple, el aumento del número de usuarios que comparten el espectro radioeléctrico es normalmente soportado con un aumento en el número o densidad de nodos de comunicación (estación base celular, punto de acceso). Sin embargo, en muchas zonas, particularmente centros urbanos, la infraestructura ha alcanzado el punto de saturación, manifiesto en baja velocidad y estabilidad de transmisión y cobertura reducida. A lo anterior debe agregarse que en dichas bandas de frecuencia se tiene una fuerte interacción de las ondas electromagnéticas con la mayoría de los elementos del entorno, causando una fuerte variabilidad en el nivel de la señal recibida (fading).
Estos desafíos han sido afrontados a nivel hardware (antena, frente radio) como software (algoritmos avanzados de estimación de canal, de recepción, esquemas de compresión/codificación/modulación) y combinaciones de éstos (sistemas de antenas multi-puerto junto a técnicas avanzadas de procesamiento de ``diversidad'', consistente en el aprovechamiento de muestras diferentes de la misma señal para mejorar el canal de comunicación). A más alto nivel han surgido paradigmas como el radio definido por software (software defined radio SDR) y la radio cognitiva, que plantean las características que debe tener un sistema de comunicación para afrontar exitosamente los problemas mencionados.
SDR consiste en contar con bloques radio (antena, filtros, amplificadores, de/moduladores y relacionados) que a través de simples comandos son capaces de alternar entre múltiples estándares de comunicación, frecuencias (sobre una amplia banda) y esquemas de modulación. De otro lado, un sistema de radio cognitiva mide el canal, interpreta, aprende y reconfigura su operación para optimizar el desempeño en presencia de condiciones variables. Considerando lo anterior, el SDR es una premisa de la radio cognitiva ya que esta última requiere hardware reconfigurable, con particular énfasis en aquellos bloques que son menos flexibles debido a las limitaciones inherentes al diseño, fabricación y operación de sistemas electrónicos en alta frecuencia.
La antena, el elemento inicial/final en la cadena de comunicación de un terminal de radiocomunicaciones, es particular debido a que su desempeño está determinado por su forma, sus dimensiones, por los materiales empleados para construirla, y por su entorno. Resultados teóricos demuestran que las antenas prácticas para terminales móviles, debido a su reducido tamaño, operan correctamente sobre banda angosta de frecuencias; esta limitación puede superarse a través del uso de antenas reconfigurables, que son en la práctica como un conjunto de varias antenas de entre las cuales se puede elegir a voluntad según los requerimientos de cada aplicación.
El enfoque usual de diseño de antenas resonantes reconfigurables (e.g. dipolos cuya longitud se varía dinámicamente) no es aplicable a las antenas compactas ya que la frecuencia de operación de estas últimas usualmente es el efecto agregado de un número de detalles geométricos que no pueden ser controlados simultáneamente o que pueden influir sobre otros aspectos del desempeño.
El presente proyecto plantea el diseño e implementación de una antena multi-puerto reconfigurable compacta que en virtud de sus particulares características, constituirá una plataforma capaz de respaldar sistemas de radio cognitiva: la antena contará con tres puertos, un puerto para medición del canal y dos puertos para transmisión/recepción en modo de diversidad. |