Esquema general de RIS autocontrolado de inspiración holográfica. Crédito: Crédito: Zhu et al.
Las Superficies Inteligentes Reconfigurables (RIS) son estructuras diseñadas compuestas por varios componentes conocidos como “metaátomos”, que pueden remodelar y controlar ondas electromagnéticas en tiempo real. Estas superficies pueden contribuir a mayores avances en los sistemas de localización y comunicación inalámbrica, ya que pueden usarse para redirigir, amplificar y suprimir señales de manera confiable.
En las aplicaciones convencionales de RIS para comunicación inalámbrica, cada metaátomo está controlado por un sistema conocido como “estación base”, que está conectado a la superficie mediante cables eléctricos. Aunque las superficies que siguen este diseño pueden lograr buenos resultados, su dependencia de cables y una estación base puede impedir o limitar su implementación en el mundo real.
Investigadores de la Universidad de Tsinghua y la Universidad del Sureste desarrollaron recientemente un nuevo RIS que se controla a sí mismo y no necesita estar conectado a una estación base. Sobre esta nueva superficie se lanza un artículo publicado en Electrónica de la naturalezaInspirándose en la holografía, es un método bien conocido para registrar y reconstruir el patrón de luz de un objeto para crear una imagen en 3D.
“Queríamos crear una superficie inteligente reconfigurable (RIS) verdaderamente autónoma para la comunicación inalámbrica”, dijo a TechExplorer Tie Jun Cui, autor principal del artículo. “Para lograr autonomía, este sistema RIS debería basarse en sensores buenos pero de bajo coste. Los sensores que hemos seleccionado son detectores de potencia de radiofrecuencia”.
Los detectores de potencia de frecuencia son circuitos electrónicos que miden la potencia de una señal electromagnética entrante. Los investigadores utilizaron estos materiales para medir la distribución de la energía de microondas a través de sus superficies reconfigurables.
“Los detectores de energía sólo son sensibles a la amplitud de la señal, lo cual es similar a los hologramas que sólo registran la información de amplitud de un campo de luz”, dijo Cui. “Estas técnicas relacionadas con hologramas pueden ayudarnos a desarrollar un RIS autónomo (SC-RIS) para obtener información ambiental antes de servir a los usuarios de comunicaciones”.
Cómo funciona la nueva superficie
En el diseño RIS del equipo, una estación base y un usuario envían señales de radiofrecuencia (RF) coherentes a una superficie reconfigurable. Esta señal crea un patrón de interferencia con propiedades únicas en la superficie, mediante un proceso algo análogo a la creación de un holograma.
“Si las dos fuentes se mueven ligeramente, estas franjas experimentarán un cambio drástico”, explicó Linglong Dai, el otro autor principal del artículo. “Por lo tanto, se nos ocurrió un algoritmo de muy baja complejidad que recupera la posición basándose en estas tiras. Luego, encontramos que el algoritmo sólo se preocupa por la amplitud del patrón de interferencia, por lo que en el hardware, el sensor sólo necesita medir los componentes de intensidad”.
Una vez que la superficie reconfigurable adquiere la posición del usuario, puede cambiar la fase de reflectancia de cada metaátomo. Esto permite guiar la señal procedente de la estación base hacia el usuario sin estar conectado físicamente a esta estación.
En comparación con los diseños convencionales, el diseño de los investigadores reduce significativamente la complejidad del sistema RIS, eliminando la necesidad de cables de control.
Avanzando hacia sistemas de comunicación inalámbrica más inteligentes
En las pruebas iniciales, el RIS del equipo pareció funcionar notablemente bien, redirigiendo con éxito las señales de microondas recibidas. En el futuro, podrá utilizarse para mejorar la infraestructura inalámbrica, ampliar su cobertura y permitir la optimización de las comunicaciones en tiempo real.
“Hemos introducido un enfoque novedoso y de bajo costo para la autorregulación de RIS, lo que permite un despliegue generalizado de RIS para futuras generaciones de comunicaciones”, dijo Dye. “Esperamos que los RIS actúen como dispositivos USB plug-and-play que puedan servir de forma autónoma a usuarios adyacentes en una red de acceso por radio”.
Dai, Cui y sus colegas están intentando mejorar el diseño RIS propuesto y verificar aún más su viabilidad para aplicaciones del mundo real. Por ejemplo, están trabajando en técnicas que permitirán que múltiples Surface coordinen sus operaciones para atender a múltiples usuarios simultáneamente.
“Estas estrategias son más complejas, ya que diferentes usuarios se encuentran en diferentes ubicaciones, con diferentes requisitos de velocidad de datos y diferentes capacidades de hardware”, agregaron Cui y Dai. “Para optimizar los cambios de fase de estos múltiples SC-RIS, podemos adoptar algoritmos descentralizados. Esto puede maximizar la calidad del servicio (QoS) manteniendo baja la sobrecarga de comunicación”.
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Más información:
Jieao Zhu et al, Una superficie inteligente reconfigurable y autocontrolada inspirada en la holografía óptica, Electrónica de la naturaleza (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01482-3.
© 2025 Red Ciencia X
cita: Nueva superficie reconfigurable inspirada en la holografía desarrollada para comunicaciones inalámbricas (2025, 7 de noviembre) Consultado el 7 de noviembre de 2025.
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