Superfici intelligenti riconfigurabili e 6G, il contributo di Rohde & Schwarz

Pubblicato il 17 novembre 2022

Per sfruttare ulteriormente l’enorme potenziale delle reti 5G, l’industria delle comunicazioni wireless ha continuato a sviluppare gli standard tecnologici fino ad arrivare alla nuova versione chiamata Release 16, ma lo sviluppo continua. Infatti, la tecnologia non si ferma, e anche se il 5G avanza speditamente, già si pensa alla nuova generazione di reti cellulari del futuro. La ricerca all’avanguardia per le reti 6G è già stata avviata da tutti i principali produttori di apparecchiature di comunicazione e dagli istituti di ricerca scientifica e, le superfici intelligenti riconfigurabili, o RIS (Reconfigurable Intelligent Surfaces), sono una delle principali aree di interesse. Rohde & Schwarz, in collaborazione con l’Università Tsinghua e Actenna Technology, ha recentemente completato una valutazione preliminare e una sperimentazione pratica della tecnologia RIS, utile per caratterizzare in modo completo gli effetti e le prestazioni ottenibili con le superfici intelligenti riconfigurabili.

Le superfici intelligenti riconfigurabili possono essere programmate per modulare la fase delle onde elettromagnetiche e riflettere i segnali verso i punti ciechi, aumentando la copertura della rete radiomobile e migliorando l’esperienza dell’utente. Il basso costo, il consumo energetico ridotto e la facilità di realizzazione delle superfici intelligenti riconfigurabili hanno suscitato un ampio interesse nell’ambito della ricerca sul 6G e ne hanno fatto una tecnologia candidata molto popolare per la futura adozione su larga scala. La sperimentazione tecnica ha permesso di valutare gli effetti della realizzazione pratica e delle prestazioni ottenibili da una soluzione RIS nella banda sub6 GHz e delle onde millimetriche in diversi scenari applicativi all’aperto e al chiuso. I test hanno modellato le condizioni di dispiegamento della rete con e senza la tecnologia RIS, l’effetto di diversi angoli di incidenza e riflessione, di diverse distanze tra le superfici installate e altro ancora. I parametri prestazionali valutati comprendono la potenza media del segnale ricevuto (RSRP), la velocità di trasmissione effettiva dei dati (throughput) e altro ancora. I partecipanti alla sperimentazione si completavano a vicenda con i rispettivi punti di forza e hanno collaborato alla realizzazione di diversi progetti di test della tecnologia RIS, ottenendo dati concreti che costituiscono un forte argomento a favore della prosecuzione dello sviluppo delle superfici intelligenti riconfigurabili.

L’ambiente di sperimentazione della tecnologia RIS è stato suddiviso in prove al chiuso e prove all’aperto, con elementi RIS e strumenti di misura usati principalmente nelle prove al chiuso. Sono stati utilizzati i prodotti del fornitore di apparecchiature RIS professionali Actenna Technology, tra cui un array RIS per frequenze sub 6 GHz da 860 mm x 860 mm composto da 20 x 20 elementi e un array RIS a onde millimetriche da 180 mm x 180 mm composto da 32 x 32 elementi. Gli strumenti di misura utilizzati nei test comprendevano il generatore di segnali vettoriali R&S SMW200A per la trasmissione di segnali di prova standard di riferimento 5G in diverse bande di frequenza e lo scanner R&S TSME6 per la misurazione della potenza RSRP del segnale ricevuto e di altri parametri prestazionali. Variando le condizioni di prova, i tester hanno verificato che i parametri prestazionali delle superfici intelligenti riconfigurabili soddisfano le aspettative di progettazione in diverse condizioni operative.

I test all’aperto sono stati svolti utilizzando un ambiente di rete reale, o una rete in band sub6 GHz o a onde millimetriche. Sono stati valutati RSRP e throughput utilizzando il software QualiPoc e i terminali utente con una campagna di test drive. È stato utilizzato uno scanner R&S TSME6 per verificare che le superfici intelligenti riconfigurabili possano aiutare a risolvere diversi problemi, come la copertura dei punti ciechi, in un ambiente di rete reale.

Inoltre, per i test all’aperto sono state verificate anche le prestazioni della superficie RIS in un ambiente simulato tramite una camera di prova, utilizzando il generatore di segnali vettoriali R&S SMW200A come sorgente di segnale e l’analizzatore di spettro e segnali R&S FSW43, per verificare il diagramma di irradiazione dell’antenna e il rapporto di potenza dispersa nel canale adiacente (ACLR).

I test effettuati hanno permesso di comprendere meglio le funzionalità offerte dalle superfici intelligenti riconfigurabili, ricavando indicatori prestazionali condivisi tra tutte le parti coinvolte che offrono un importante punto riferimento per indirizzare le future attività di ricerca e progettazione. Rohde & Schwarz continuerà a studiare a fondo la tecnologia RIS con i suoi partner, organizzerà e parteciperà ad altre campagne di test e prenderà parte al lavoro dei comitati di standardizzazione, in modo da creare una solida base per l’ulteriore sviluppo delle superfici intelligenti riconfigurabili.

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