Implementación de Beamforming para Bluetooth V5.1 en una Agrupación Lineal de Antenas Mediante Radio Definido Por Software

Abstract

Utilizar un sistema de posicionamiento identificando el ángulo de llegada (AoA) y la intensidad de la señal recibida para determinar la dirección de la señal como método para la formación de haces hacia direcciones especificas tiene como finalidad acrecentar el rendimiento y eficiencia de la potencia radiada, mejorar la calidad de servicio mientras se minimiza interferencias provenientes de otras direcciones. En la presente investigación evaluamos experimentalmente la estimación del ángulo de llegada, como también la implementación de Beamforming para el nuevo estándar de comunicación Bluetooth Low Energy versión 5.1 mediante Radio Definido por Software en una síntesis de agrupación de antenas.

El sistema está compuesto por una agrupación lineal uniforme de 4x1, un transceptor de radiofrecuencia (RF) y un procesador de banda base (BBP). Los algoritmos de beamforming y la estimación del AoA se realiza en flujos de datos digitales que se ejecutan en el procesador de banda base basado en un FPGA. El sistema propuesto además de ser de bajo costo y asequible se puede ajustar para diferentes agrupaciones de antenas con un mayor número de elementos.

Los resultados obtenidos determinan el nivel de operatividad de la plataforma SDR para dirigir el haz principal dentro de un amplio rango de exploración angular, manteniendo un excelente nivel del lóbulo principal a secundario, un alto rechazo de interferencias, mientras que para el ángulo de llegada presenta un gran nivel de precisión conservando una alta intensidad de potencia en la señal recibida.