Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS)

White Paper: Dieses Whitepaper vermittelt Ihnen die Grundlagen rekonfigurierbarer intelligenter Oberflächen (RIS).

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RIS für 6G-Netze

Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS) haben in den letzten Jahren in der Wissenschaft und Mobilfunkbranche großes Interesse auf sich gezogen, da sie sowohl für moderne Millimeterwellen- als auch traditionelle Sub-6-GHz- Mobilfunksysteme vielfältige Vorteile bieten. Diese reichen von erheblichen Verbesserungen der Funkabdeckung bis hin zu einem reduzierten Energieverbrauch des Funk-Subsystems. RIS-Oberflächen bieten eine potenzielle Lösung für die komplexen Abdeckungsprobleme durch konfigurierbare Reflexions-/Brechungs-/Streumuster, insbesondere im Millimeterwellenbereich. Ankommende Funksignale, zum Beispiel von Basisstationen, können so auf ihrem Weg zu den Mobilfunkgeräten unterstützt werden – und dann wieder auf dem Rückweg zur Basisstation. Darüber hinaus können sie zur Verbesserung der Mehrwege-Funkausbreitungseigenschaften eingesetzt werden, was wiederum zu günstigeren Bedingungen für räumliche Multiplexing-Anwendungen führt. Sie tragen daher zur Verbesserung des Netzdurchsatzes insgesamt bei. RIS ermöglichen auch die gezielte Einrichtung von Funktotzonen, beispielsweise zur Unterdrückung von Störungen oder zum Abhörschutz. Für den Einsatz von RIS in Funknetzen werden daher unzählige Anwendungen diskutiert.

Wenn RIS-Oberflächen in Mobilfunknetzen eingesetzt werden, sind ihre Auswirkungen auf die Mehrwege-Umgebung von besonderem Interesse.

Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen: Forschungsgebiete

Das Interesse und die Anstrengungen zur Entwicklung rekonfigurierbarer intelligenter Oberflächen sind wohlbegründet – Rohde & Schwarz ist mit von der Partie und engagiert sich als aktiver Partner, beispielsweise im Projekt Liquid Crystal Reconfigurable Intelligent Surfaces (6G-LICRIS). Das Unternehmen unterstützt die Forschung und Standardisierung für 6G und arbeitet mit Universitäten, Forschungsinstituten und Standardisierungsgremien zusammen, um künftig die messtechnischen Mittel liefern zu können, die für die Bewertung rekonfigurierbarer Oberflächen in beliebigen Anwendungen benötigt werden.

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RIS – shaping the radio channel for best connectivity

Themenschwerpunkte:

  • Grundlagen der RIS-Technologie
  • RIS-Anwendungsfälle, -Anwendungen und -Implementierungen
  • RIS-Messanforderungen

6G RIS: die Testherausforderungen

Metamaterialien, die die Manipulation ihrer elektromagnetischen Reflexions- und Brechungseigenschaften ermöglichen, bilden das Kernelement einer RIS-Oberfläche. Kurz gesagt bieten sie eine Lösung für das generelle Auftreten von spiegelnden Reflexionen, d. h. sie ermöglichen beliebige Reflexionswinkel. Das Gleiche gilt für den Brechungswinkel bei transparenten Metamaterialien. Darüber hinaus ist auch die Formung des reflektierten Signals (beispielsweise im Hinblick auf die Strahlbreite) sowie die Änderung der Polarisationsebene möglich. Folglich können RIS-Oberflächen über die Luftschnittstelle (OTA) getestet werden, um das reflektierte Signal auf verschiedene Güteziffern zu prüfen. Solche Tests können 3D-Scans des reflektierten Signals in einer reflexionsarmen Umgebung umfassen, wie von Antennenmessungen bekannt. Performance-Messungen, mit denen die Qualität des reflektierten Signals (z. B. EVM) und die Richtschärfe bewertet werden, können ebenfalls von Interesse sein. Wenn RIS-Oberflächen in Mobilfunknetzen eingesetzt werden, sind ihre Auswirkungen auf die Mehrwege-Umgebung von besonderem Interesse. Zu deren Beurteilung können bekannte Methoden wie Versorgungsmessungen und Channel Sounding Anwendung finden.

Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen: Tests und Messungen

Alle der für eine Bewertung der Qualität und Performance von RIS-Modulen notwendigen Messungen sind mit Hilfe von reflexionsarmen Umgebungen, bekannt aus den heutigen Antennenmessungssystemen, sowie Standard-HF-Testgeräten wie Netzwerk- und Signalanalysatoren möglich. Zur Beleuchtung der zu testenden RIS werden Signalgeneratoren benötigt.

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Testlösungen für 6G RIS

Neuigkeiten zu rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen (RIS) für 6G

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Webinar: RIS – shaping the radio channel for best connectivity

In diesem in diesem Webinar erläutern wir die technischen Grundlagen rekonfigurierbarer intelligenter Oberflächen, besprechen die möglichen Anwendungsfälle und Applikationen und gehen auf die messtechnischen Implikationen ein.

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ThinkSix - 6G Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS)

Video: Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS) für 6G

In diesem Video erhalten Sie eine Einführung in das Thema sowie die Testanforderungen rekonfigurierbarer intelligenter Oberflächen (RIS).

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White Paper: Reconfigurable intelligent surfaces (RIS)

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FAQ: Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen

Was sind rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS)?

RIS stellen eine neuartige Technologie dar, die Netzwerkknoten verwendet, um intelligente Funkoberflächen zu nutzen, die ihre Reaktion durch eine entsprechende Steuersignalisierung an die Bedingungen der Ausbreitungsumgebung anpassen können. Die rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen werden so gestaltet, dass sie Eigenschaften erhalten, die eine dynamische Steuerung elektromagnetischer Wellen auf ihrer planaren Struktur ermöglichen. Eine RIS-Oberfläche besteht im Allgemeinen aus einer großen Anzahl kostengünstiger, passiver (und damit energiearmer) Elemente, von denen jedes das einfallende Signal mit einer bestimmten Phasenverschiebung reflektiert, um gemeinsam eine Strahlformung zu bewirken und Interferenzen an einem oder mehreren vorgesehenen Empfängern zu reduzieren. Die Bausteine solcher RIS-Oberflächen sind als Metamaterialien bekannt. Anders als gewöhnliche Materialien, deren Eigenschaften durch die atomare Struktur bestimmt werden, handelt es sich um technische Strukturen, die für die Interaktion mit elektromagnetischer Strahlung auf ganz bestimmte Weise konzipiert sind und mit speziellen Eigenschaften versehen werden. In der Regel bestehen sie aus einer Anordnung von Elementen, die kleiner als die relevante Wellenlänge sind.

Wie funktionieren RIS-Oberflächen?

Die RIS-Technologie basiert auf Metamaterialien, die aus einer großen Zahl kleiner Elemente bestehen und in der Lage sind, ihre elektrischen und magnetischen Eigenschaften dynamisch anzupassen. Durch präzise Steuerung dieser Eigenschaften kann die RIS-Oberfläche selektiv die Reflexion, Brechung sowie Streuung von Funkwellen manipulieren. Durch Anpassen der Phasenverschiebung und Amplitude der reflektierten Wellen können die Signalstärke, -richtung und andere Parameter abgestimmt werden, um eine Funkkommunikation mit höchster Qualität zu ermöglichen. RIS-Oberflächen fungieren im Prinzip als intelligentes Medium für die Formung und Richtungssteuerung von Funkwellen nach speziellen Anforderungen.

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