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Study on compact configuration of LOS-MIMO with meta-surface reflector considering the edge diffraction

Research Project

Project/Area Number 19K14986
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Kuse Ryuji  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (40808929)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsアンテナ / メタ表面 / 反射板 / LOS-MIMO / Meta-surface / 周期構造 / 有限周期構造
Outline of Research at the Start

より充実した情報共有および活用の実現が期待され,災害時の迅速な情報収集や多視点リアルタイム映像配信の実現に利用可能なドローン中継局を用いたネットワーク形成が提案されている.こうしたネットワークは,見通し環境(送受信アンテナ間に建物等の遮蔽物がない環境)とみなせる.本研究では,見通し環境において,アンテナ近傍にメタ表面反射器を用いたMIMOアンテナの構成を提案する.また,反射器の効果的な構成を明らかにすることで,高速かつスポット的な通信を実現可能とし,利便性及び安全性の高い通信インフラに貢献することが目的である.

Outline of Final Research Achievements

In this study, we established a method and design technique for the use of meta-surface-reflectors, mainly for use in small LOS-MIMO configurations. The channel capacity can be improved by using a meta-surface-reflector that have different reflective characteristics at the center and the edge of the reflector. This study also proposed a meta-surface with a backing conductor having notches and slots to compensate for the reflection phase affected by the complex diffraction at the edge. The proposed and conventional MSs were fabricated to verify the deterioration and compensation effect.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

MIMOにおいて通信容量を向上させる手段として,小型構成においては十分なアンテナ面積を確保できない可能性があることからメタ表面反射板を利用した改善方法を見出した.また反射板として利用する際,縁端部の動作が中央部と異なる特性を有することから,メタ表面反射板の実例は大口径な反射板が主であったが,本手法により,あらゆるサイズ対して位相補償が適用可能となり利用シーンを大きく拡大することができた.また,動作原理等も明らかにすることができ,有限小型サイズのメタ表面反射板に関する多くの知見を獲得できた.

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Reflection Phase Compensation for Finite Meta-surface using Notches and Slots on the Backing Conductor2023

    • Author(s)
      Kuse Ryuji、Fukusako Takeshi、Matsushima Akira
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Antennas and Propagation

      Volume: Early Access Issue: 7 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1109/tap.2023.3269155

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Reflection Phase Compensation in Meta-surface with U-shaped Notches on the Backing Conductor2022

    • Author(s)
      Ryuji Kuse, Takeshi Fukusako, Akira Matsushima
    • Organizer
      IEEE International Symposium on Antennas & Propagation & USNC-URSI Ratio Science Meeting
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メタ表面背面板による反射位相特性改善の実験評価2022

    • Author(s)
      久世竜司、福迫武、松島章
    • Organizer
      2022年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Reflection Phase Compensation in Meta-surface with U-shaped Notches on the Backing Conductor2022

    • Author(s)
      Ryuji Kuse, Takeshi Fukusako, Akira Matsushima
    • Organizer
      IEEE International Symposium on Antennas & Propagation 2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メタ表面背面板による反射位相特性の改善2020

    • Author(s)
      久世竜司、福迫武、松島章
    • Organizer
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 08-2A-02 Effect of a Backing Conductor with U-shaped Notches on the Reflection Phase Characteristics of the Meta-surface2020

    • Author(s)
      Ryuji KUSE, Takeshi FUKUSAKO, and Akira MATSUSHIMA
    • Organizer
      2020年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 電磁勾配表面反射板を用いた2×2 LOS-MIMOのチャネル容量改善2020

    • Author(s)
      久世竜司、福迫 武、松島 章
    • Organizer
      電子情報通信学会 アンテナ・伝播研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 位相勾配を有するメタ表面を用いた2×2 LOS-MIMOのチャネル容量改善2020

    • Author(s)
      久世竜司、福迫 武、松島 章
    • Organizer
      2020年 電子情報通信学会 総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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