Desarrollo de agrupaciones cilíndricas con sistema radiante reconfigurable electrónicamente para aplicaciones en comunicaciones móviles

Resumen

Las antenas fijas actuales son la variable más importante del dimensionamiento de la cobertura de las redes celulares, pero esta variable se determina durante el despliegue de la red y sus modificaciones posteriores no son muy flexibles. La red se diseña para el peor de los casos, garantizando una determinada potencia en todos los sectores para cumplir algún parámetro de calidad; sin embargo, en el día a día mucha de esa potencia no es necesaria, y los parámetros establecidos para un sector dado varían debido a muchos aspectos, desaprovechando capacidad de tráfico en determinadas zonas de un sector. En este ámbito, esta tesis aborda el análisis, adaptación, desarrollo y puesta a punto de distintos métodos que permiten, de forma integral, sentar las bases para la implementación de agrupaciones cilíndricas capaces de reconfigurar sus diagramas de radiación electrónicamente. En concreto se consideran varios métodos determinista para detectar la dirección de llegada de las señales de interés y para conformar haces. Los métodos deterministas, tratados en esta tesis, para la detección espacial de la dirección de llegada de señales de interés y la conformación de haces, están adaptados a través de transformaciones espaciales conocidas. Estas transformaciones espaciales permiten aplicar con éxito los métodos tradicionales, inicialmente implementados para agrupaciones lineales, en las agrupaciones circulares. Para la conformación de haces también se utiliza un método de optimización heurístico (Optimización con enjambre de partículas) que permite conformar el diagrama de radiación de la agrupación cilíndrica, utilizando componentes discretos (desfasadores y atenuadores digitales) para la generación del perfil de alimentación. Para este método se investigan diferentes esquemas y se implementan de forma novedosa condiciones de contorno que tienen en cuenta tanto el espacio de búsqueda periódico de las fases del perfil de pesos que alimenta la agrupación circular como la naturaleza discreta de los componentes que hacen parte de la red de alimentación, disminuyendo drásticamente el error entre el diagrama objetivo y el diagrama de radiación sintetizado con un perfil de pesos discreto. Para finalizar este trabajo se diseñan agrupaciones cilíndricas con dimensiones físicas equiparables a las agrupaciones actualmente utilizadas en las Estaciones Base o Nodos B, y con las ventajas inherentes a las agrupaciones cilíndricas. Además se propone una nueva geometría capaz de reducir el número de elementos radiantes de la agrupación cilíndrica al mismo tiempo que mantiene un comportamiento en acimut y elevación similar.