Investigadores de la Universidad de Tohoku, la Universidad de Surrey y la Universidad de Nottingham han desarrollado con éxito un método para expresar analíticamente el rendimiento de los sistemas de comunicación inalámbrica utilizando superficies inteligentes reconfigurables (RIS).
Piense en RIS como un espejo. Son superficies delgadas que pueden redirigir la dirección de propagación de las ondas de radio. En lugar de rebotar aleatoriamente, las ondas de radio se pueden dirigir de una manera decidida que mejora la confiabilidad, la intensidad y el alcance de la señal. Por ejemplo, la baja tasa de difracción de las ondas electromagnéticas de alta frecuencia se puede adaptar mejor utilizando RIS.
Debido a que los RIS son esencialmente superficies reflectantes que se pueden colocar casi en cualquier lugar, son una solución atractiva y menos costosa que la instalación de estaciones base completamente nuevas. Modelar con precisión el potencial de los RIS es un paso inicial importante antes de avanzar hacia una implementación generalizada para mejorar las señales de ondas de radio (como el servicio de telefonía celular o Wi-Fi).
“RIS es una tecnología prometedora, pero tenemos que investigarla mucho antes de poder utilizarla en la práctica”, explica Keisuke Konno, “hasta ahora, evaluar el impacto es complicado, requiere mucho tiempo y las mediciones de costos o las simulaciones son más caras. esencial para optimizar la propagación de ondas de radio”.
Ahí es donde entra en juego el modelo desarrollado por Kono y su equipo. Los factores de variación predichos por su modelo coinciden casi exactamente con los obtenidos mediante simulaciones numéricas convencionales. Según la información obtenida, el efecto de RIS en la mejora del entorno de propagación de ondas de radio se puede evaluar sin recurrir a otras simulaciones intensivas y costosas.
Para construir el modelo, el equipo de investigación se centró en el hecho de que en un sistema de comunicación inalámbrica se puede representar el acoplamiento mutuo entre la antena transmisora de forma arbitraria, la antena receptora y el RIS como una matriz de impedancia mediante el método de momentos. . Primero, descompusieron la matriz de impedancia en una matriz de bloques (correspondiente a la antena transmisora, la antena receptora y el RIS). Luego, resolviendo secuencialmente la ecuación matricial correspondiente a estas matrices de bloques, obtuvieron analíticamente una expresión exacta para la capacidad del canal (uno de los indicadores de rendimiento de los sistemas de comunicación inalámbrica).
Utilizando estas expresiones, se puede determinar fácilmente el rendimiento de un sistema de comunicación inalámbrica en presencia de RIS. Este modelo puede servir como una guía útil para determinar las mejores maneras de posicionar el RIS para que podamos recibir señales inalámbricas potentes, sin importar dónde estemos.
Estos fueron publicados en los resultados. Transacciones IEEE sobre antenas y propagación El 27 de junio de 2024.
