Superfícies inteligentes reconfiguráveis

Publicação técnica: «Explore the fundamentals of reconfigurable intelligent surfaces (RIS) with this white paper».

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Superfícies inteligentes reconfiguráveis para redes 6G

As superfícies inteligentes reconfiguráveis ganharam um interesse notável nos últimos anos no meio acadêmico e na indústria de redes comunicações sem fio, pois oferecem uma grande variedade de benefícios tanto para os sistemas de comunicação sem fio de ondas milimétricas quanto para os tradicionais com frequências menores que 6 GHz. Os benefícios variam desde significativas melhorias na cobertura de rádio até a redução do consumo de energia para os subsistemas de radiocomunicação. As superfícies inteligentes reconfiguráveis oferecem uma possível solução para os desafiadores problemas de cobertura por meio de padrões configuráveis de reflexão, refração e dispersão na faixa das ondas milimétricas, especificamente. Dessa forma, sinais de rádio interferentes, por exemplo, de estações rádio-base, podem ser auxiliados em seu caminho para dispositivos móveis e vice-versa. Além disso, eles podem ser usados para aprimorar a características de propagação de rádio multipercurso que, por sua vez, resulta em melhores condições para aplicações de multiplexação espacial. Consequentemente, eles ajudam no aumento da taxa de transferência geral da rede. As superfícies inteligentes reconfiguráveis também pode criar intencionalmente «zonas mortas» de rádio para, por exemplo, minimizar a interferência ou prevenir a interceptação por equipamentos de usuários suspeitos. Portanto, inúmeras aplicações são discutidas para a implantação dessas superfícies em redes de radiocomunicação.

Quando a RIS é implementada na rede celular, seu impacto no ambiente multipercurso é de interesse vital.

Superfícies inteligentes reconfiguráveis: áreas de pesquisa

O interesse e os esforços no campo da tecnologia das superfícies inteligentes reconfiguráveis são compreensíveis — a Rohde & Schwarz faz parte desse futuro e é uma parceira ativa, por exemplo, no projeto de Superfícies Inteligentes Reconfiguráveis de Cristal Líquido (6G-LICRIS). Ela apoia na pesquisa e padronização do 6G e colabora com universidades, institutos de pesquisa e órgãos de padronização com o objetivo de fornecer os métodos de teste e medição para avaliar superfícies reconfiguráveis para qualquer aplicação.

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Saiba mais sobre:

  • Fundamentos da tecnologia das RIS
  • Implementações, aplicações e casos de uso das RIS
  • Necessidades de medição das RIS

Superfícies inteligentes reconfiguráveis para o 6G: os desafios de testes

Os metamateriais que permitem a manipulação das suas características de refração e reflexão eletromagnéticas são a chave para essas superfícies. Simplificando, eles oferecem uma solução para a expectativa comumente válida de reflexões especulares, ou seja, eles permitem qualquer ângulo de reflexão. O mesmo se aplica aos ângulos de refração ao usar metamateriais transparentes. Além disso, a modelagem do sinal refletido (em termos de largura do feixe, por exemplo) também é possível, assim como a alteração dos planos de polarização. Consequentemente, as RIS podem passar por testes over-the-air, avaliando o sinal refletido para várias figuras de mérito. Isso inclui varreduras 3D do sinal refletido em um ambiente anecoico, geralmente usado para medições de antenas. As medições de desempenho que avaliam a qualidade do sinal refletido (por exemplo, a magnitude do vetor de erro) e a precisão da diretividade também podem ser relevantes. Quando as RIS são implementadas nas redes celulares, seu impacto no ambiente multipercurso é de interesse vital e pode ser avaliado usando métodos conhecidos de medição de cobertura e sondagem de canal.

Superfícies inteligentes reconfiguráveis: testes e medições

Todas as medições requeridas para avaliar a qualidade e o desempenho dos módulos dessas superfícies são possíveis usando ambientes anecoicos conhecidos dos atuais sistemas de medição de antenas, bem como instrumentos de teste de radiofrequência padrão, incluindo análise de rede e de sinal. São necessários geradores de sinais para iluminar a superfície inteligente reconfigurável que está sendo testada.

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Perguntas frequentes sobre superfícies inteligentes reconfiguráveis

O que são as superfícies inteligentes reconfiguráveis (RIS)?

As RIS são uma nova tecnologia que usa os nós de redes para utilizar superfícies de radiocomunicação inteligentes capazes de ajustar a resposta para corresponder às condições do ambiente de propagação por meio da sinalização de controle. É uma superfície inteligente reconfigurável desenvolvida para ter propriedades que permitam o controle dinâmico de ondas eletromagnéticas em sua estrutura plana. No geral, essa superfície consiste em um grande número de elementos passivos de baixo custo (e, portanto, de baixo consumo energia), cada um dos quais reflete o sinal incidente com uma determinada mudança de fase para alcançar, de forma colaborativa, o beamforming e eliminar a interferência em um ou mais receptores designados. Os elementos construtivos dessa superfície inteligente reconfigurável são conhecidos como metamateriais. Diferentemente dos materiais com propriedades baseadas em seus constituintes atômicos, essas são estruturas projetadas e desenvolvidas para interagir com a radiação eletromagnética da forma desejada e proporcionar propriedades especiais. Geralmente, elas são compostas por um conjunto de estruturas menores que o comprimento de onda em questão.

Como uma superfície inteligente reconfigurável funciona?

Os metamateriais são essenciais para qualquer superfície inteligente reconfigurável (RIS), elas são compostas de vários pequenos metamateriais capazes de alterar dinamicamente suas propriedades elétricas ou magnéticas. Por meio de um controle preciso dessas propriedades, essa superfície inteligente pode seletivamente manipular a reflexão, refração e a dispersão das ondas de rádio. Ao ajustar a mudança de fase e a amplitude das ondas refletidas, a RIS pode fazer um pequeno ajuste da intensidade, da direção e de outros parâmetros do sinal para facilitar uma comunicação sem fio ideal. Essas superfícies funcionam essencialmente como um meio inteligente de modelagem e direcionamento de ondas de rádio de acordo com requisitos específicos.

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