Estudo sobre redes sem fio assistidas por superfícies inteligentes reconfiguráveis com reflexão e transmissão simultâneas
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Data
2023-12-07
Autores
Orientador
Olivo, Edgar Eduardo Benitez 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
São João da Boa Vista - FESJBV - Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Neste trabalho, é avaliado o desempenho de uma rede sem fio assistida por uma Superfície Inteligente Reconfigurável com Transmissão e Reflexão Simultâneas (STAR-RIS), uma tecnologia sucessora das RISs convencionais, ou seja, das RISs somente refletivas, que objetiva atender aos requisitos da próxima geração de redes móveis. Assume-se um cenário de dois usuários, um na região de transmissão e outro na região de reflexão, além de uma comunicação unicast e o protocolo Divisão de Energia. Os canais são do tipo Rice, caracterizados por considerarem uma componente de linha de visada, visto que estas superfícies vêm sendo estudadas como uma solução para cenários de propagação de ondas milimétricas, onde a atenuação é maior. Alguns parâmetros do sistema são variados a fim de avaliar seu efeito no desempenho da rede, a partir das métricas probabilidade de outage e capacidade ergódica, resultantes da implementação do método de Monte Carlo. São considerados três esquemas de alocação de potência na estação rádio base para as informações dos usuários: uma alocação fixa e duas em função das distâncias entre a STAR-RIS e os usuários. Analogamente, também são considerados três esquemas de divisão de energia para os coeficientes de transmissão e de reflexão da superfície: uma divisão fixa e duas em função das distâncias. Os resultados numéricos permitem concluir que, para baixa SNR, o sistema apresenta maior capacidade quando a alocação de potência do usuário de transmissão (ou de reflexão) é proporcional a distância entre a superfície e o usuário de reflexão (ou de transmissão), apesar de apresentar probabilidade de outage pior quando comparado com uma alocação fixa. Para alta SNR, o sistema apresenta um comportamento de saturação em termos de capacidade ergódica agregada, que, para ambos os esquemas de alocação de potência em função das distâncias, tende para um valor igual e maior quando comparado ao esquema de alocação fixa. Além disso, constata-se que, quanto maior o número de elementos da STAR-RIS, melhor é o seu desempenho. Por fim, conclui-se que o sistema assistido por STAR-RIS apresenta melhor desempenho quando comparado a um esquema de referência equivalente, baseado em RISs convencionais.
Resumo (inglês)
In this work, the performance of a wireless network assisted by a Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface (STAR-RIS) is evaluated, a successor technology of conventional RISs, i.e., reflective-only RISs, which aims to meet the requirements of next generation of mobile networks. A scenario of two users is assumed, one in the transmission region and the other in the reflection region, in addition to unicast communication and the Energy Splitting protocol. The channels are assumed to be Rician, characterized by the presence of a line-of-sight component, as these surfaces have been studied as a solution for millimeter wave propagation scenarios, where attenuation is higher. Some system parameters are varied in order to evaluate their effect on the network performance, based on the outage probability and ergodic capacity metrics, resulting from the implementation of the Monte Carlo method. Three power allocation schemes at the base station for user information are considered: one fixed allocation and two based on the distances between STAR-RIS and users. Similarly, three energy division schemes for the surface transmission and reflection coefficients are also considered: one fixed division and two depending on the distances. The numerical results allow us to conclude that, for low SNR, the system presents higher capacity when the power allocation of the transmission (or reflection) user is proportional to the distance between the surface and the reflection (or transmission) user, despite presenting a worse probability of outage when compared to a fixed allocation. For high SNR, the system presents a saturation behavior in terms of aggregate ergodic capacity, which, for both power allocation schemes depending on the distances, tends towards an equal and higher value when compared to the fixed allocation scheme. Furthermore, it is shown that the higher the number of STAR-RIS elements, the better its performance. Finally, it is concluded that the system assisted by STAR-RIS presents better performance when compared to an equivalent reference scheme, based on conventional RISs.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
SOUZA, A. L. F. Estudo sobre redes sem fio assistidas por superfícies inteligentes reconfiguráveis com reflexão e transmissão simultâneas. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações) — Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", São João da Boa Vista, 2023.