CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Sistemas SISO y MIMO asistidos por superficies inteligentes reconfigurables (RIS)

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: GONZÁLEZ ARBESU, JOSÉ MARIA

Departament: TSC

Títol: Sistemas SISO y MIMO asistidos por superficies inteligentes reconfigurables (RIS)

Data inici oferta: 29-07-2025     Data finalització oferta: 31-07-2025


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS TELECOMUN
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: Fora UPC    
 
        Supervisor/a extern: Adrián Agustín de Dios
        Institució/Empresa: CTTC
        Titulació del Director/a: Doctor Ingeniero de Telecomunicación
 
Paraules clau:
RIS, wireless communications, MIMO
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
Les tendències recents en la tecnologia multi-antena han provocat un augment important en el nombre d'elements radiants, permetent una millora impressionant dels avantatges de les xarxes d'antena i de les tecnologies de múltiples entrades i múltiples sortides (MIMO). Aquesta evolució ha motivat el desenvolupament d'arquitectures massives MIMO (mMIMO) [MAR16], [BJO17], que han conduït a una millora sense precedents de les capacitats de multiplexació espacial.

Aquesta recerca té com a objectiu investigar els aspectes fonamentals dels RIS. Tot i que la recerca actual considera condicions de Línia de Visió (LoS), l'objectiu serà analitzar l'impacte d'escenaris sense Línia de Visió (NLoS). Per caracteritzar completament aquest escenari, considerem una Superfície Intel·ligent Reflectora (RIS) que ens permeti tenir un control complet sobre el comportament dels dispersors.

Objectius
' Implementació en programari (per exemple Matlab) d'un entorn de simulació
' Coneixement detalladament de les propietats de la transmissió en camp pròxim i de les superficies reflectores intel·ligents
' Disseny de transceptors (transmissors/receptors) que aprofitin els avantatges del canal i assignació de recursos conjuntament amb la configuració de la RIS
' Anàlisis d'arquitectures centralitzades / distribuïdes
Metodologia
' Recerca bibliogràfica i anàlisi de l'estat d'art en els temes relaciones amb els objectius del TFG
' Aprenentatge d'eines matemàtiques d'optimització i simulació
' Anàlisi, definició i formulació dels problemes tècnics a resoldre
' Donar a conèixer els resultats de manera oral mitjançant presentació o en base d'algun informe tècnic
Resultats esperats
' Coneixement detalladament dels models de canal per a les comunicacions amb antenes extra-grans i disseny dels transceptors per a aquesta mena de mitjà i l'us de reflectors intel·ligents
' Possibilitat de difondre el treball realitzat mitjançant la preparació d'un articul de congrés
Resultats esperats de l'estudiant
' Millorar les seves capacitats per a la recerca bibliogràfica, capacitat d'anàlisi i comunicació oral i escrita
' Coneixement de la manera de treballar en els temes de recerca
' Adquirir un bon coneixement tècnic de les comunicacions mòbils previstes per a 6G
' Capacitat a valorar diferents alternatives per a solucionar un problema, la seva novetat respecte a l'estat de l'art i el seu interès científic
 
Overview (resum en anglès):
The evolution toward sixth-generation (6G) mobile networks poses the challenge of ensuring robust and energy-efficient connectivity. In environments with a large number of obstacles that can completely block the direct link, Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) emerge as a technological solution capable of controlling the propagation environment through passive reflection.

This Bachelor's Thesis presents the modeling and simulation of RIS-assisted communication systems. The study begins with a fundamental analysis in SISO (Single-Input Single-Output) scenarios, demonstrating how phase alignment manages to maximize the Signal-to-Noise Ratio (SNR) at the receiver. Furthermore, it analyzes the implications of the surface geometry, the conditions necessary to achieve beam focusing under suitable conditions, and the analysis of a more realistic type of RIS based on 1-bit and 2-bit phase quantization. Subsequently, the model is generalized to MIMO scenarios, evaluating the RIS's capability to increase the channel matrix rank and enhance spatial multiplexing.

Simulation results confirm that adequate dimensioning of the RIS allows for compensating propagation losses. Specifically, it has been verified that the 1-bit implementation, despite its simplicity, offers performance close to the ideal continuous phase case, and the 2-bit RIS achieves behavior practically indistinguishable from the ideal theoretical model. Finally, the study concludes with a sustainability analysis that validates the use of these surfaces as a viable alternative for reducing energy consumption and electromagnetic pollution in future 6G networks.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC