Los sistemas de antenas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) mejoran el rendimiento y la fiabilidad de las aplicaciones en 4G, 5G y Wi-Fi. Esto significa que los fabricantes de equipos originales (OEM) pueden aprovechar la tecnología MIMO para diferenciarse en cuanto al rendimiento, en lugar de hacerlo en cuanto al precio, y contribuir a satisfacer los exigentes requisitos de los clientes, como las aplicaciones empresariales de misión crítica y las comunicaciones de los servicios de emergencia.
Sin embargo, para sacar el máximo partido a la tecnología MIMO, los fabricantes de dispositivos deben comprender cómo influye la diversidad espacial en la integración de las antenas. También deben entender cómo los requisitos de los operadores de telefonía móvil determinan qué tipo de sistema MIMO se debe utilizar y cómo ello afecta a la capacidad de sus dispositivos para superar la certificación de los operadores.
En primer lugar, un poco de historia: con la tecnología 2G y los primeros sistemas 3G, los dispositivos móviles utilizaban una única antena tanto para transmitir como para recibir, una arquitectura conocida como «single input single output» (SISO). A medida que la tecnología 3G fue madurando, los dispositivos incorporaron una segunda antena dedicada exclusivamente a la recepción. Esta segunda antena aumentó el rendimiento y la fiabilidad, ya que la recepción ya no dependía de una sola antena. En su lugar, las dos antenas recibían señales procedentes de direcciones diferentes. Si la señal procedente de una dirección era débil, existía la posibilidad de que la señal de la otra dirección fuera sólida o, al menos, utilizable.
Los smartphones LTE, las tabletas y los dispositivos del Internet de las cosas (IoT) utilizaban inicialmente arquitecturas de múltiples entradas y una sola salida (MISO), en las que ambas antenas pueden transmitir y recibir. Con el tiempo, los dispositivos 4G pasaron a utilizar la tecnología MIMO, que también es el estándar para los dispositivos 5G.
Los sistemas MIMO suelen describirse en función de su «orden». Cuantas más antenas haya, mayor será el orden. Por ejemplo, en un sistema MIMO de orden 2×2 hay dos antenas transmisoras y dos receptoras, mientras que uno de orden 4×4 cuenta con cuatro antenas transmisoras y cuatro receptoras.
Módulos, bandas y requisitos para los operadores
A la hora de elegir una antena MIMO, un factor a tener en cuenta es el módulo transceptor. No tiene sentido elegir un sistema de antena MIMO con un orden superior al que el módulo pueda soportar.
Otros dos factores son las bandas que utilizará el dispositivo y los operadores de telefonía móvil cuyas redes utilizará. Por ejemplo, AT&T exige que los dispositivos 5G sean compatibles con 4×4 MIMO de forma predeterminada y no permite implementaciones con una sola antena para NR FR1.
La tecnología MIMO influye en el rendimiento de los dispositivos, que el proceso de certificación de los operadores mide en términos de potencia total radiada (TRP), sensibilidad isotrópica total (TIS) y otros parámetros. Esta es otra razón por la que es importante tener en cuenta los requisitos de los operadores a la hora de elegir un sistema MIMO. (Para obtener más información sobre la TRP, la TIS y el proceso de certificación de los operadores, consulta «Por qué es fundamental la precertificación de redes móviles») .
Consejos para una integración satisfactoria de las antenas MIMO
El aislamiento mide la cantidad de señal que se transmite de una antena a otra en un sistema MIMO. También conocido como acoplamiento, el aislamiento puede optimizarse para que las antenas no interfieran entre sí y para garantizar que funcionen conjuntamente con el fin de maximizar la recepción desde múltiples direcciones.
La diversidad espacial contribuye a lograr el aislamiento. La antena de diversidad debe orientarse de forma que su posición difiera sustancialmente de la de la antena principal de transmisión/recepción. Por ejemplo, la antena de diversidad de un teléfono móvil suele estar en la parte superior y la antena principal en la inferior, con una diferencia de orientación de 90 grados. De este modo se consigue tanto la diversidad espacial como la separación espacial. (Para profundizar en el tema, consulta «Comprender la diversidad espacial de las antenas y cómo afecta al rendimiento de los dispositivos») .
La diversidad espacial y la separación son también ejemplos de por qué es fundamental empezar a tener en cuenta las antenas desde las primeras fases del proceso de diseño del dispositivo. Esperar hasta que se hayan definido definitivamente el factor de forma del dispositivo y el diseño de la placa de circuito impreso conlleva el riesgo de tener que colocar las antenas MIMO en ubicaciones que distan mucho de ser ideales. Además, puede dar lugar a un rediseño extenso y costoso, o a la necesidad de una antena a medida, si el diseño inicial no cumple con los requisitos de rendimiento y de los operadores.
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