Antenas MIMO 4×4

La tecnología inalámbrica está avanzando rápidamente. Uno de los adelantos que se está viendo es la utilización de antenas cada vez más sofisticadas y las antenas MIMO utilizan una de las tecnologías que permiten mejores conexiones y más ancho de banda.

Gracias a la gran versatilidad de la conexión, los usuarios prefieren tener dispositivos inalámbricos lo que permite que la tecnología tenga gran cantidad de fondos para invertir en investigación y desarrollo. Las antenas inteligentes son un punto de desarrollo muy grande que requiere mucha innovación, al igual que ampliar la cantidad de transmisores y receptores de una antena para hacerla MIMO y cada vez con más salidas y entradas.

WiFi 6 por ejemplo, prevé el uso de MIMO 8×8, pero casi siempre se usan en antenas separadas de un solo puerto, por eso vemos APs de WiFi con 4 u 8 antenas, que deberían estar mirando en direcciones diferentes para maximizar su eficacia. Estas antenas son más simples y baratas, y funcionan perfectamente para entornos cerrados y de distancias cortas, de pocos metros.

Para enlaces de exteriores y de mayor distancia de la que tenemos con los dispositivos estándar de WiFi, la mejor opción es utilizar antenas que tengan la opción MIMO. Estas antenas son más grandes, pero permiten conexiones a varios kilómetros y con mayor ancho de banda que una antena SISO (Single Input Single Output)

Las antenas MIMO son una tecnología avanzada de antenas inalámbricas que se utilizan en dispositivos de comunicación de alta velocidad, como teléfonos móviles, routers inalámbricos y dispositivos IoT. Esta tecnología permite una mayor velocidad y estabilidad en la conexión inalámbrica, mejorando la calidad de la señal, reduciendo la interferencia en la transmisión de datos y aumentando el ancho de banda que se puede transmitir.

Hasta ahora se han utilizado dispositivos de conexión inalámbrica en banda libre que utilizan MIMO 2×2, con sus respectivas antenas, pero con el avance de la tecnología se están empezando a ver dispositivos MIMO 4×4 con antenas de este tipo.

¿Por qué las antenas MIMO 4×4 son importantes?

Actualmente, hay muy pocas antenas que puedan trabajar en MIMO 4×4. Gracias a estas antenas, los dispositivos que puedan soportar esta tecnología pueden lograr enlaces mucho más rápidos utilizando menos frecuencias. Esto permite tener menos interferencias, poner más enlaces en una misma zona y además tener más ancho de banda, pareciera que no tienen ninguna desventaja.

La tecnología para crear estas antenas no es sencilla y hay algunas desventajas que hay que tomar en cuenta.

MIMO y Polarización

La tecnología MIMO se beneficia de los rebotes en paredes o edificios para tener diferentes señales y poder multiplicar la señal recibida y la velocidad. Para WiFi, e incluso para móviles dentro de las ciudades, esto es beneficioso.

Sin embargo, para enlaces Punto a Punto de larga distancia o para enlaces Punto a Multipunto fijos, tener rebotes, no siempre es beneficioso y muchas veces ni siquiera se tienen por el tipo de terreno en el que se instalan los enlaces.

Para poder beneficiarnos de MIMO en estas condiciones tenemos que usar diferentes polaridades de transmisión. Para explicarlo rápidamente, al usar dos polaridades en MIMO 2×2, se transmite parte de la información en el plano vertical y otra parte en el plano horizontal. Al llegar al receptor, este es capaz de distinguir estas señales.

En MIMO 4×4 transmitimos 4 señales en 4 planos diferentes, como se muestra en la figura. Como los planos están menos separados entre sí, es decir, 45º en vez de 90º, es más fácil que al llegar al receptor se confundan y creen errores.

Antenas MIMO 4x4

Polarizaciones en MIMO 4×4

Desventajas de las antenas MIMO 4×4

Hemos visto más arriba que parece que estas antenas y la tecnología MIMO solo traen ventajas, nos permite tener menos interferencias, poner más enlaces en una misma zona y además tener más ancho de banda, pero como en todos los avances, hay mejoras, por un lado, pero inconvenientes por el otro y hay que saber balancearlos.

Cuantos más elementos radiantes hay en una antena (y en las antenas MIMO 4×4 hay 4 elementos) más complejas son estas antenas, más caras y voluminosas.

Una antena MIMO 2×2 con características similares será físicamente más pequeña que una antena MIMO 4×4, esto es porque necesitamos acomodar 4 elementos radiantes. Básicamente, tenemos 4 antenas metidas en la misma carcasa.

Esto trae otro inconveniente que es tratar de que la transmisión de las 4 antenas sea simétrica, que todas transmitan hacia la misma zona y con la misma potencia. Esto es indispensable para tener una antena fiable. Para lograr que las cuatro antenas metidas en la misma caja sean iguales, hay que asumir que tendremos que hacer alguna concesión y normalmente es en la ganancia o en el tamaño de los lóbulos laterales, que pueden ser un poco más grandes que en antenas más simples. Esto implica que estaremos enviando parte de la potencia de nuestro transmisor hacia los lados, en vez de enfocarla directamente hacia nuestro receptor.

Actualmente, hay muy pocos modelos de antenas MIMO 4×4 en el mercado. Los resultados con equipos transmitiendo en MIMO 4×4 que yo he visto hasta ahora son espectaculares, con muy buena conexión y ancho de banda. Esto permitirá que haya nuevos desarrollos y más equipos disponibles, con tasas de transferencia en 5 GHz por encima de 1,5 GHz.

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