Un nouveau modèle prédit l’impact des surfaces intelligentes reconfigurables sur la propagation des ondes radio
Un exemple de RIS. La direction du faisceau principal varie lorsque les diodes sont commutées. Crédit : Keisuke Konno
Une méthode permettant d’exprimer analytiquement les performances des systèmes de communication sans fil lors de l’utilisation de surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) a été développée avec succès par des chercheurs de l’Université de Tohoku, de l’Université de Surrey et de l’Université de Nottingham.
Les RIS sont comme des miroirs. Ce sont des surfaces minces qui peuvent rediriger la direction de propagation des ondes radio. Au lieu de rebondir de manière aléatoire, les ondes radio peuvent être dirigées de manière ciblée de manière à améliorer la fiabilité, la puissance et la portée d’un signal. Par exemple, le faible taux de diffraction des ondes électromagnétiques à haute fréquence pourrait être ajusté de manière optimale grâce à l’utilisation des RIS.
Les RIS étant essentiellement des surfaces réfléchissantes qui peuvent être placées presque n’importe où, elles constituent une solution intéressante et moins coûteuse que l’installation de nouvelles stations de base. La modélisation précise de la capacité des RIS est une étape initiale cruciale avant de passer à une mise en œuvre à grande échelle pour améliorer les signaux d’ondes radio (comme le service de téléphonie mobile ou le Wi-Fi).
« Les RIS sont une technologie prometteuse, mais nous devons les étudier en profondeur avant de pouvoir les utiliser de manière pratique », explique Keisuke Konno. « À l’heure actuelle, des mesures ou des simulations complexes, chronophages et coûteuses sont nécessaires pour évaluer l’effet des RIS sur l’amélioration de la propagation des ondes radio. »
Résultats numériques sur les études paramétriques de la capacité du canal. Onde complète : Résultats obtenus par simulation numérique conventionnelle. Les résultats correspondent complètement à ceux des expressions exactes dérivées dans ce travail. Proposé : Résultats numériques obtenus par les expressions approximatives dérivées dans ce travail. Les études paramétriques ont été réalisées par rapport à la position de l’antenne de réception rr et tous les résultats numériques correspondent presque parfaitement. Crédit : Keisuke Konno
C’est là qu’intervient le modèle développé par Konno et son équipe. Différents facteurs prédits par leur modèle correspondent presque parfaitement à ceux obtenus par des simulations numériques conventionnelles. Selon les expressions dérivées, l’effet du RIS sur l’amélioration de l’environnement de propagation des ondes radio peut être évalué sans recourir à d’autres simulations intenses et coûteuses.
Ces résultats ont été publiés dans Transactions IEEE sur les antennes et la propagation le 27 juin 2024.
Pour créer le modèle, l’équipe de recherche s’est concentrée sur le fait que le couplage mutuel entre les antennes de transmission de forme arbitraire, les antennes de réception et les RIS dans un système de communication sans fil pouvait être exprimé sous la forme d’une matrice d’impédance en utilisant la méthode des moments.
Tout d’abord, ils ont décomposé la matrice d’impédance en matrices de blocs (correspondant à l’antenne émettrice, à l’antenne réceptrice et au RIS). Ensuite, en résolvant séquentiellement les équations matricielles correspondant à ces matrices de blocs, ils ont déduit analytiquement une expression exacte de la capacité du canal (l’un des indicateurs de performance des systèmes de communication sans fil).
Ces expressions permettent de déterminer facilement les performances des systèmes de communication sans fil en présence de RIS. Ce modèle peut servir de guide utile pour déterminer les meilleures façons de positionner les RIS afin que nous puissions recevoir des signaux sans fil plus puissants, où que nous soyons.
Plus d’information:
Keisuke Konno et al., Modèle d’impédance généralisée des liaisons sans fil assistées par des surfaces intelligentes reconfigurables, Transactions IEEE sur les antennes et la propagation (2024). DOI: 10.1109/TAP.2024.3417629
Fourni par l’Université de Tohoku
Citation:Un nouveau modèle prédit l’impact des surfaces intelligentes reconfigurables sur la propagation des ondes radio (2024, 10 juillet) récupéré le 10 juillet 2024 à partir de
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