Proposición y simulación de un algoritmo adaptativo para sistemas de antenas inteligentes

Proposal and simulation of a adaptive algorithms for smart antenna systems

En este trabajo se describen brevemente los sistemas de antenas inteligentes. Se presentan algunos algoritmos adaptativos que hacen que el sistema sea inteligente. Los algoritmos que se presentan son LMS y el RLS y serán sometidos a un análisis matemático para su posterior simulación vía MatLab. Éstos se escogen por su relación con un algoritmo híbrido desarrollado.Cada algoritmo será evaluado respecto a diferentes parámetros tales como convergencia, rapidez, estabilidad, etc.

INTRODUCCIÓN

Las antenas inteligentes [1, 5] constituyen una de las más prometedoras tecnologías que permiten alta capacidad en sistemas inalámbricos, reduciendo efectivamente la multitrayectoria y la interferencia cocanal [8]. Esto se logra focalizando la radiación sólo en la dirección deseada y ajustándose a los cambios de tráfico en el medio. Las antenas inteligentes emplean un conjunto de elementos radiadores organizados en forma de arreglos, las señales desde estos elementos son combinadas para formar un patrón de haz movible que sigue al usuario deseado. El proceso de combinar señales y luego focalizarlas en una dirección particular es referida como conformador de haces digitales (digital beamforming) [1, 3]. El mayor desafío para aplicar sistemas de antenas inteligentes en comunicaciones inalámbricas es la gran cantidad de tráfico y el tiempo disponible para el cálculo complejo involucrado. Sin embargo, la llegada de poderosos y económicos procesadores digitales y el desarrollo de técnicas basadas en software han hecho que los sistemas de antenas inteligentes sean una realidad en sistemas de comunicaciones celulares.

El conformador de haces adaptativos es una técnica que rige a los arreglos de antenas para lograr una recepción máxima en una dirección específica, estimando la señal de llegada desde la dirección deseada (en presencia de ruido), mientras que las señales de igual frecuencia proveniente de otras direcciones son rechazadas. La separación espacial se utiliza para diferenciar la señal deseada de las señales interferentes. A través de la ponderación de las señales desde cada antena, se filtranlas señales no deseadas. En conformadores de haces adaptativos, los pesos óptimos se calculan iterativamente usando algoritmos complejos [1, 6]. En la literatura se encuentra una amplia gama de algoritmos. Este estudio se enfocó a los algoritmos adaptativos, dadas sus amplias posibilidades de aplicación.

Los algoritmos adaptativos pueden ser clasificados en categorías, basándose en diferentes técnicas [7].

Las técnicas basadas en información, clasifican los algoritmos de la siguiente manera:

-Algoritmos basados en la señal de referencia. Este tipo de algoritmos se basa en la minimización del error mínimo cuadrado entre la señal recibida y la señal de referencia. Por lo tanto, se requiere que la señal de referencia esté disponible.