Accurate modelling of reconfigurable intelligent surfaces in THz band

Abstract

Terahertz (THz) haberle¸smesi yeni nesil haberle¸sme agları için kullanılabilecek önemli bir teknoloji olarak ˘ dü¸sünülmektedir. THz dalgaları yapısı geregi çok fazla sönümlen- ˘ meye ugradı ˘ gından do ˘ grudan görü¸s hattına (LOS) ihtiyaç duyar ˘ ve blokaja ugraması ciddi güç kayıplarına sebebiyet verir. Bu ˘ problemin çözümünde uyarlanabilir akıllı yüzey (Reconfigurable intelligent surface, RIS) kullanımı umut vadetmektedir. Literatürde RIS’lerin kayıpsız yansımaya sahip oldugu ve sürekli faz ˘ ötelemelerini destekledigi varsayılarak analizler yapılmaktadır. ˘ Gerçekte ise yansıma katsayısı frekansa göre farklılık göstermekte ve belli faz ötelemelerine sahip olabilmektedir. Ayrıca faz aralıgının geni¸sli ˘ gi ile yansıma katsayısı arasında bir tasarım ˘ dengesi gözetilmesi gerekmektedir. Bu çalı¸smada THz bandı için grafen tabanlı RIS tasarımı yapılmakta ve elde edilen yansıma katsayısı ve ayrık faz kaymaları haberle¸sme performans analizinde kullanılmaktadır.

Terahertz (THz) communication is considered to be a pivotal technology in new-generation communication networks. Due to its nature, THz waves attenuate significantly. A blockage will result in a significant power loss, therefore a line-of-sight (LOS) is required. Reconfigurable intelligent surface (RIS) technology is considered to be a promising solution to this problem. In literature, analyses are being done assuming that RIS having lossless reflections and continues phase shifts. In reality, surface reflections differ with the frequency of the incident wave and can have certain phase shifts. Moreover, the design tradeoff between the phase shift range and reflection amplitude should be considered. In this study, a graphene-based RIS has been designed and the communication performance is analyzed using its reflection coefficients and discrete phase shifts.