Optimizing phase shifts of reconfigurable intelligent surfaces in narrowband communication systems

No Thumbnail Available

Files

URL

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.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

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

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202406184594

Collections

[kand] Perustieteiden korkeakoulu / SCI