Akıllı yansıtıcı yüzeylere sahip MIMO ağında kullanıma yönelik yama anten dizisi tasarımı

Abstract

5G hücresel ağlar, büyük ölçüde artan sistem kapasitesi ve kullanıcı veri hızlarını gerektirecektir. Mevcut spektrum açığı, ek frekans spektrumuna olan talebi daha da acil hale getiriyor. Yeni milimetre dalga spektrumunda (yaklaşık 60 GHz) çok fazla açık bant genişliği var ve bu da onu gelecek vaat eden bir rakip haline getiriyor. Yeni spektrum, tek elemanlı anten ve dizi tasarımına yeni bir gereksinim getiriyor. Bu çalışma, mm-dalga antenlerinin geliştirilmesi sürecinde ortaya çıkabilecek zorlukları tartışmaktadır. Ayrıca bu çalışma, milimetre dalga (mmw) uygulamaları için akıllı yansıtıcı yüzey (IRS) tabanlı MIMO tasarım sisteminin sorunlarını da ele almaktadır. Önerilen IRS, yaklaşık 2 GHz bant genişliği ile 26 GHz civarında bir rezonans frekansına sahiptir. Işın yansıma kontrolü sayısal ve analitik simülasyonlar yoluyla ele alınmaktadır. Sonuçlar, önerilen IRS tasarımından elde edilen elektromanyetik ışının, mmw'deki modern kablosuz iletişim sistemlerine uyacak şekilde -26o'dan +26o'ya etkili bir şekilde yönlendirilebileceğini göstermektedir. Önerilen IRS katmanı 64×64 elemandan oluşur; elektromanyetik teori kullanılarak tasarlanmıştır. Son olarak sonuçlar, dizi boyutu artışına göre hızla artan maksimum kanal kapasitesini (CC) göstermektedir.

5G cellular networks will demand greatly increased system capacity and user data rates. The current spectrum deficit is making the demand for additional frequency spectrum more pressing. There is a lot of open bandwidth in the new millimeter wave spectrum (about 60 GHz), making it a promising contender. The new spectrum places a new requirement for single element antenna and array design. This study discusses the challenges that might arise throughout the process of developing mm-wave antennas. Also, this work addresses the issues of intelligent reflective surface (IRS) based MIMO design system for millimeter wave (mmw) applications. The proposed IRS has a resonating frequency of around 26GHz with about 2GHz bandwidth. Beam reflection control is addressed through numerical and analytical simulations. The results show that the obtained electromagnetic beam of the proposed IRS design can be steered effectively from -26o to +26o to suite the modern wireless communications systems at mm frequencies. The proposed IRS layer consists of 64×64 elements; that is designed using electromagnetic theory. Finally, the results show maximum channel capacity (CC) which is enhanced rapidly with respect to array size increase.