Centre d’innovació i Tecnologia BARCELONATECH

Imagen de Julien Tromeur en Pixabay

BEAMFORMING EN ANTENAS MULTIELEMENTO A MUY ALTAS FRECUENCIAS PARA EL COCHE CONECTADO

El desarrollo del vehículo conectado conlleva la necesidad de mejoras en el campo de la electrónica como sistemas avanzados de asistencia (ADAS), nuevos sistemas de infotainment, y más recientemente sistemas de comunicación y sensores que provean de niveles de autonomía progresivamente más elevados. Estas aplicaciones tienen en común la necesidad de producir un haz de radiación suficientemente direccional y ágil capaz de escanear el espacio con el fin de establecer una comunicación eficiente o localizar con precisión un objetivo. Es el caso de los de las nuevas antenas multi-elemento para las comunicaciones de datos o la detección radar, en particular las que trabajan a frecuencias de ondas milimétricas. En este marco se ha desarrollado tecnología que permite adaptar el uso de este tipo de antenas en el vehículo conectado a partir de la técnica conocida como Beamforming. Esta técnica se está utilizando cada vez más en comunicaciones inalámbricas como el 5G, LTE y WLAN, así como en agrupaciones de sensores en 3D, imagen médica sonar y sistemas de audio, pero hasta ahora no se ha introducido para comunicaciones en el campo de la automoción.

El Beamforming permite a la antena conformar haces estrechos capaces de escanear simultánea o secuencialmente el espacio 3D, por lo que se pueden seleccionar concentraciones de radiaciones de una antena emisora o receptora en una dirección y / o espacio concreto. Esta concentración selectiva de la radiación permite mejorar la ratio señal / ruido o eliminar interferencias. El resultado es una mejora en la fiabilidad del sistema para escenarios complejos y de alta velocidad (para las diferentes zonas urbanas, suburbanas y rurales), mejorando el alcance de los sistemas V2X (V2V y V2I), en un aumento significativo de la capacidad consiguiendo velocidades de GBps, una mayor eficiencia espectral y energética y, un aumento de la resolución y precisión en general, la que aumenta con la frecuencia. Además, la introducción de un sistema de comunicación reconfigurable multifeixos para sub-6GHz, y especialmente para frecuencias MMW, permitirá obtener información (ángulo y / o tiempo de llegada) de la fuente de la señal entrante (ubicación de la infraestructura, otro coche, satélite, etc.) para aplicaciones de seguridad o para reducir la interferencia en un entorno altamente denso, así como conectar con diferentes sistemas basados tanto en tierra como en satélite.

Eventualmente, una técnica avanzada de Beamforming también podría permitir el desarrollo de un radar cognitivo con resolución mejorada, calidad de imagen de radar, inmunidad a interferencias, capacidad de aprendizaje del entorno y, combinado con los diferentes sensores, dar una información completa y robusta del mismo que nos acercas a una imagen virtual del entorno 3D en tiempo real.

En definitiva, la técnica de Beamforming aplicada a una próxima generación de sistemas de comunicación vehicular reconfigurables, dará paso a una generación de vehículos más segura, mejor conectada y con un mejor conocimiento del entorno, y más respetuosa con el medio ambiente para la transmisión de datos en entornos de alta velocidad.