Optimizing phase shifts of reconfigurable intelligent surfaces in narrowband communication systems

No Thumbnail Available
Files
Iivanainen_Atso_2024.pdf (1.25 MB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Date
2024-06-11
Department
Major/Subject
Teknillinen fysiikka
Mcode
SCI3028
Degree programme
Teknistieteellinen kandidaattiohjelma
Language
en
Pages
26
Series
Abstract
Reconfigurable intelligent surfaces (RIS) are a key technology in future communication systems. Increased path loss and signal blockage at higher carrier frequencies presents a serious challenge for emerging 5G and 6G systems, as the high frequency wave has both higher energy and reduced ability to penetrate obstacles. RIS’s can be utilized to overcome these challenges by steering and reflecting the signal around obstacles or focusing electromagnetic radiation to obtain constructive interference for the signal at a desired point in space. In this thesis we investigate the underlying physics of RIS-systems as well as how the RIS can be used to steer the signal. The main focus will be on the phase shifts enabled by changing the impedance of unit cells of the RIS. For this we consider two different models: a near field focusing model and a planar wave approximation model used for far field focusing. The performance of both models will be tested in simulations.

Älykkäät heijastavat pinnat ovat avainroolissa tulevaisuuden kommunikaatioteknologioissa. 5G- ja 6G-järjestelmissä käytetään yhä korkeampitaajuisia signaaleja, mikä on johtanut lisääntyneeseen energian ja antennien tarpeeseen. Tämä johtuu siitä, että korkeataajuuksinen eli aallonpituudeltaan pieni aalto on korkeaenergistä ja läpäisykyvyltään suhteellisen heikkoa. Heijastavia pintoja voidaan käyttää tehostamaan jo olemassa olevien radioaaltojen käyttöä heijastamalla signaaleja esteiden ympäri tai kohdentamalla radioaaltoja tiettyyn pisteeseen konstruktiivisen interferenssin saavuttamiseksi. Tässä tutkielmassa käydään läpi älykkäiden heijastavien pintojen taustalla olevaa fysiikkaa sekä pintojen ominaisuuksia erityisesti impedanssin mahdollistamien vaihesiirtojen näkökulmasta. Lisäksi johdetaan kaksi erilaista mallia vaihesiirtojen optimointiin toivottujen heijastusominaisuuksien saavuttamiseksi. Työn simulaatio-osuudessa näytetään, miten nämä kaksi mallia käytännössä toimivat erilaisilla parametreillä.
Description
Supervisor
Martikainen, Jani-Petri
Thesis advisor
Koivunen, Visa
Keywords
RIS, 5G, 6G, antennas, signal processing
Other note
Citation