Acredita-se que as primeiras antenas foram construÃdas em 1886, por um fÃsico alemão chamado Heinrich Rudolf Hertz com o objetivo de auxiliarem no estudo e no desenvolvimento das teorias sobre o eletromagnetismo. Hoje, anos após as descobertas de Hertz, qualquer antena é definida como o elemento responsável por transformar a energia eletromagnética guiada pela sua linha de transmissão em energia eletromagnética irradiada (e vice-versa, no caso de um receptor). Embora sejam de vital importância para o processo de transmissão/recepção de dados, as antenas, por diversos motivos, geralmente constituem a parte mais negligenciada de um projeto wireless. Fato que resultará em altos Ãndices de fading, delay spread, interferência cocanal, cancelamento de fase entre outros.
Sistemas de Antenas
Basicamente, são arranjos de antenas cujo objetivo é obter performances impossÃveis de serem atingidas com uma antena simples. Os sistemas de antenas utilizados em WLANs (Wireless Local Area Network) são tecnicamente diferentes dos empregados em um sistema celular, mas ambos procuram reduzir as interferências, controlar a diretividade e o ganho combinado. São exemplos de sistemas de antenas:
Sistemas setorizados: é o modo utilizado pelo sistema celular tradicional, dividindo a área a ser atendida em setores e cobrindo cada um deles por meio de antenas direcionais. A área de cobertura total deste conjunto é muito maior do que a obtida por uma simples antena omnidirecional (tipo de antena capaz de irradiar em todas as direções no plano horizontal).
Sistemas com diversidade: estes utilizam duas antenas separadas por uma pequena distância fÃsica. Quando combinados com os métodos “diversidade comutada” ou “diversidade combinada” melhoram o nÃvel do sinal recebido, reduzindo os efeitos da recepção por múltiplos caminhos. O esquema da diversidade comutada (Switched Diversity) assume que uma das antenas conseguirá entregar/receber dados com qualidade. Já o esquema da diversidade combinada (Diversity Combining) mescla os sinais recebidos por ambas as antenas e corrige os erros de fase, obtendo assim um ganho maior.
Por último há o sistema de antenas inteligentes, foco deste artigo e detalhado a seguir.
Sistemas de Antenas Inteligentes (Smart Antenna Systems)
São sistemas também conhecidos por phased array, SDMA (Spatial Division Medium Access), processamento espacial, digital beamforming entre outros. Grosso modo, eles são capazes de combinar um arranjo de antenas simples com processamento digital de sinais, transmitido e recebendo dados de forma adaptativa. Ou seja, os sinais irão se comportar de acordo com as variações do meio. Esses sistemas empregam várias tecnologias, porém as mais utilizadas são: Switched Beam e Adaptive Array, destacando que ambas procuram aumentar o ganho do sinal recebido em função da posição espacial do usuário.
Antenas do tipo Switched Beam periodicamente verificam, detectam e escolhem o feixe de sinal mais adequado para uma determinada situação, procurando manter o cliente móvel com melhor condição de transmissão e recepção. Já as antenas tipo Adaptive Array apresentam funções mais avançadas, utilizando complexos algoritmos de processamento de sinais. Elas permitem localizar e acompanhar o sinal de interesse, saltando para outros melhores sempre que houver condições. Somente o esquema Adaptive Array permite ganho ótimo ao mesmo tempo em que identifica, acompanha e minimiza os sinais indesejados. Abaixo uma imagem comparando as capacidades de um sistema convencional, Switched Beam e Adaptive Array inseridos em ambientes com baixos e altos Ãndices de interferências. Pela imagem, torna-se claro que os sistemas Adaptive Array, independentemente das condições do meio, apresentam o melhor desempenho.
Conclusão
Com o aumento da quantidade de sistemas wireless, as condições de transmissão e recepção de RF estão cada vez mais complexas, pois sinais com potências e freqüências diferentes precisam conviver no mesmo espaço fÃsico em harmonia. Hoje os sistemas de antenas inteligentes atendem a essa necessidade, fato que justifica a sua aplicação em várias tecnologias como WiMAX, Wi-Fi, TV Digital entre outras.
