Rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS)

RIS stellen eine neuartige Technologie dar,die Netzwerkknoten verwendet, um intelligente Funkoberflächen zu nutzen,die ihre Reaktion durch eine entsprechende Steuersignalisierungan die Bedingungen der Ausbreitungsumgebung anpassen können. Die rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächenwerden so gestaltet, dass sie Eigenschaften erhalten, die eine dynamische Steuerung elektromagnetischer Wellenauf 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 Strahlformungzu bewirken und Interferenzen an einem oder mehreren vorgesehenen Empfängern zu reduzieren. Die Bausteine solcher RIS-Oberflächen sind als Metamaterialienbekannt. Anders als gewöhnliche Materialien, deren Eigenschaften durch die atomare Struktur bestimmt werden, handelt es sich um technische Strukturen,die für die Interaktion mit elektromagnetischer Strahlungauf 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.

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 Steuerungdieser Eigenschaften kann die RIS-Oberfläche selektiv die Reflexion, Brechungsowie Streuungvon 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 Qualitätzu ermöglichen. RIS-Oberflächen fungieren im Prinzip als intelligentes Medium für die Formung und Richtungssteuerung von Funkwellennach speziellen Anforderungen.