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本文所指的 RIS 通道模型, 參考自以下論文:  H. Zhang et al., "MetaRadar: Indoor Localization by Reconfigurable Metamaterials,"  in IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 21, no. 8, pp. 2895-2908, 1 Aug. 2022 在 上一篇文章 中, 我們介紹了如何投過訊號的疊加建立一個訊號強度模型, 此模型基於每一個 RIS 元件狀態對於固定位置的訊號變化, 並將各 RIS 元件狀態導致的訊號差異進行疊加作為最終的訊號模型. 在這一篇論文中, 除了提出並驗證此訊號強度模型之外, 另一個值得注意的成果就是透過實驗的訊號量測,  對於 RIS 的反射訊號強度進行各種實驗與分析, 並提出目前 RIS 的實作限制. 先從結論說起, 此 RIS 通道模型的限制大致上可以分成下列 3 項: 多裝置之間的干擾: 多個定位目標, 將導致新的 multipath 效應, 影響收到的訊號強度 在實驗中, 越多裝置在目標區域內, 通道模型的誤差上升, 同時, 遮蔽相對 RIS 的 LoS 的影響 (裝置沿入射方向擺放) 非常顯著. 距離對於通道場型的影響: 根據實驗結果, 訊號強度的變化隨著和 RIS 間的距離上升而下降, 在 3 公尺後, RIS 在目標量測空間中的效果就不顯著. RIS 的物理限制 (窄頻): RIS 的設計對於操作頻率很敏感 只可以操作在極窄的頻帶上 (本篇論文只使用單一頻率作為訊號源) 除了第三點之外, 我們以下以 RIS 的不同實驗作為說明, 在這篇研究中, 討論的是定位的問題, 因此, 實驗的統計結果的是定位的誤差, 不過, 考慮到定位中參考的資訊就是接收的訊號強度, 定位的結果也可以延伸為 RIS 對於通道產生的影響強度. 實驗一: 不同距離的訊號強度差異 在此實驗中, 測試在不同距離 (1, 2, 3 公尺) 處 RIS 對通道產生的變化, 其中, 有兩個測試結果值得注意,  第一, 在右圖 (c) 比較了訊號源為指向性天線和全向性天線的定位結果, 可以看到全向性天線 (有直視路徑到接收立方) 的定位結果較差, 這也代表 RIS 在有其他直視路徑時, 能夠藉由改變反射訊號帶來的

本文所指的 RIS 通道模型, 參考自以下論文:  H. Zhang et al., "MetaRadar: Indoor Localization by Reconfigurable Metamaterials,"  in IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 21, no. 8, pp. 2895-2908, 1 Aug. 2022 在上一篇文章中, 我們介紹了 RIS 的實作, 也說明了用以建立 RIS 通道模型時的各種變因, 作為結論而言, 在目前的實作限制下, 我們的確可以透過 RIS 改變通道, 但考慮到入射的相位無法控制, 以及入射角度無法控制的前提下, 我們無法像是 beamforming 一樣, 準確的調控反射訊號的方向響應. 若我們考慮的是接收的訊號強度, 此問題就變得更加困難, 因為所收到的訊號不只是來自於 RIS 反射,  同時還包含了直視路徑 (訊號較強), 以及其他的反射訊號 (多路徑效應). 考慮到上述的問題, 這篇文章以一個實驗驗證 RIS 對通道的影響, 實驗環境圖如下所示: 在其實驗環境中, 我們可以看到一些特殊的設計: 1) 使用指向性天線 (horn antenna) 對準 RIS 產生一個方向固定, 能量集中的訊號. 2) 避免訊號源和量測區域 (綠色立方) 有直視路徑. 3) 量測區域 (綠色立方) 和 RIS 相距 1 公尺, 以無線傳輸而言, 算近距離 4) 量測立方中, 每一點距離相距 5 公分, 代表 RIS 反射在小區間內變化 基於上述的實驗環境, 論文作者假設每個 RIS 反射單元的變化是可疊加的, 換句話說, 相對於一個相同的基準 (例如: 所有 RIS 單元都在初始狀態), 我們可以個別調動每一個 RIS 單元的狀態, 量測其和基準的差異, 作成紀錄. 而通道的接收訊號模型, 也就表示為基準加上每一個 RIS 單元產生的差異的總和. 下圖則是其驗證的結果:   在圖中, 我們可以看到針對不同的設定 (RIS 單元操作於不同狀態), 根據訊號強度疊加所重建的訊號強度和量測值吻合, 不過需要注意的是, 其表示數值的單位為 Watt, 而非常見的 dBm, 若是換算成 dBm 的單位, 在上圖左中的 1 Watt 和 4 Watt 的差異才 6