CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.
1.2. Pregunta de investigación, hipótesis y objetivos 6.
inalámbricas son la capacidad de satisfacer la demanda de mayor ancho de banda, lograr un buen nivel de calidad de servicio (QoS) y cubrir la necesidad constante de reducir los costos operativos.
Con el rápido avance de las tecnologías de comunicación de 3G a 4G LTE y dando los primeros pasos en 5G, la demanda de capacidad de ancho de banda sigue aumentando en grandes proporciones. En este sentido, ABI Research predice un incremento en el tráfico global de carga de datos móviles de 6.860 petabytes a más de 60.000 petabytes para el año 2019 (Katrein, 2015).
Los operadores móviles han gastado miles de millones de dólares tanto en la construcción como en la mejora de sus redes inalámbricas en constante expansión. Si bien es cierto, cada componente desempeña un papel importante en la eficiencia de la
Introducción a la Investigación
red, el desempeño de las antenas desplegadas dentro de la red puede servir como un factor limitante clave de la capacidad de la red (Jeffery, 2015). Las antenas mal diseñadas pueden causar interferencias importantes, limitando la capacidad de tráfico y el rendimiento máximo (Katrein, 2015).Bajo el escenario anteriormente expuesto, surge la siguiente pregunta: ¿Como mejorar la calidad de servicio de telefonía móvil mediante la síntesis del diagrama de radiación apropiado?, esto teniendo en cuenta que nos encontramos en ciudades que día a día incrementan su población y con ello, el número de usuarios en espacios que cada vez se hacen más reducidos.
La respuesta a esta pregunta de investigación busca contribuir a la solución del problema planteado, enfocándose en las antenas de estaciones base de los sistemas de comunicación móvil, a través de las cuales los usuarios se conectan con sus dispositivos móviles a los proveedores de servicios de comunicaciones, y a su vez, reducir los costos de implementación para el operador.
Mediante los métodos de síntesis de diagramas de radiación se ajustan los valores de las magnitudes y fases de las corrientes de alimentación de las antenas, lo cual modifica los coeficientes del factor de agrupación, esto permite a su vez, controlar los niveles de los lóbulos laterales y el cambio de apuntamiento del haz principal, así como el ajuste de los niveles en los nulos del diagrama, brindando la oportunidad de aplicar la técnica de rellenado de nulos, logrando de esta manera la generación del diagrama de radiación deseado.
Debido a que el diagrama de radiación es fundamentalmente una función matemática en donde se busca maximizar o minimizar dicha función con base en los requerimientos de los parámetros del diagrama deseados, es apropiado emplear métodos de inteligencia computacional de optimización matemática para problemas multi- objetivo. Con este modelo de síntesis propuesto se logra construir el diagrama de radiación deseado, reduciendo los niveles de los lóbulos laterales, aumentando el nivel de los nulos del diagrama y controlando el nivel del lóbulo posterior según se requiera; todo esto mediante la variación de las magnitudes y fases de las corrientes de alimentación de las antenas, como una primera aproximación a la síntesis deseada, y posteriormente, realizando un ajuste suave, modificar el apuntamiento del haz principal a través de un cambio en la fases de las corrientes de alimentación.
Teniendo en cuenta lo anterior se plantea la siguiente hipótesis: La síntesis del diagrama de radiación apropiado para las antenas de estación base mejora la calidad del servicio de telefonía móvil, al reducir sustancialmente los eventos de baja señal o señal débil al igual que la interferencia, percibidos por los terminales móviles.
Así mismo, se plantean las siguientes preguntas: ¿Cómo mejorar el desempeño de las antenas de estación base para reducir las fallas en el servicio de telefonía móvil?, acaso existen métodos matemáticos mediante los cuales se establecen estrategias que indiquen: ¿Cómo realizar una síntesis de diagramas de radiación para obtener un diagrama de radiación deseado?, y ¿En qué medida se puede mejorar el desempeño de una antena de estación base si se manipula y construye el diagrama de radiación deseado?, si esto es así, ¿Cómo manipular los parámetros de una antena, y relacionarlos con su factor de agrupación de tal forma que se cumplan con los valores de los
Introducción a la Investigación
parámetros estándar?, y para finalizar, ¿Cómo utilizar las técnicas de inteligencia computacional orientadas a problemas de optimización para sintetizar el diagrama deseado?, de lograrse este objetivo, ¿Cómo lograr implementar e integrar varias técnicas computacionales para ajustar múltiples parámetros?, pensando en la solución a estos cuestionamientos se plantean los siguientes objetivos.
1.2.1. Objetivo General
Desarrollar un modelo de síntesis de diagramas de radiación en agrupaciones lineales de antenas de estación base de telefonía móvil, con el propósito de mejorar el desempeño de la misma.
1.2.2. Objetivos Específicos
Determinar los diferentes parámetros de antenas que actúan directamente en la conformación del diagrama de radiación de una agrupación lineal de antenas de estación base.
Desarrollar un modelo de síntesis de diagramas de radiación mediante la variación de la magnitud y fase de las corrientes de alimentación para construir un diagrama de radiación de acuerdo al estándar y practicar una segunda síntesis de solo fase para permitir un re-apuntamiento del haz principal obtenido en la primera síntesis según se requiera.
Analizar y evaluar diferentes técnicas de inteligencia computacional y algoritmos evolutivos aplicados en problemas electromagnéticos para lograr el ajuste de múltiples parámetros.
Validar el modelo propuesto a través de simulación sobre una agrupación lineal de antenas.