PHD22387002
Θέμα Διδακτορικής Διατριβής: Χιλιοστομετρικές κεραίες και περιβάλλον: Αλληλεπίδραση με το ανθρώπινο σώμα και τα υλικά δόμησης κτιρίων / Antennas in mmWaves frequencies and the environment: Impact on the human body and interaction with building materials
Επιβλέπων: Στυλιανός Μυτιληναίος Αν. Καθηγητής, Τμήμα ΗΗΜ, ΠΑΔΑ.
Μέλη: Σαββαϊδης Στυλιανός Καθηγητής, Τμήμα ΗΗΜ, ΠΑΔΑ. Αλεξανδρίδης Αντώνιος Διευθυντής Ερευνών, Ινστιτούτο Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος»
Περίληψη:
Τα δίκτυα πέμπτης γενεάς παρέχουν στους χρήστες μια σημαντικά βελτιωμένη εμπειρία, με βασικά χαρακτηριστικά την υψηλή χωρητικότητα καναλιού, απόδοση φάσματος (spectrum efficiency), χαμηλή καθυστέρηση (low latency), χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, αξιοπιστία και ασφάλεια. Παρόλα τα πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν υπάρχουν ταυτόχρονα ανοιχτά θέματα όσον αφορά τη χρήση τους, καθώς η επικοινωνία σε αυτές τις συχνότητες απαιτεί line‐of‐sight (LΟS) διάδοση, ενώ το μικρό μήκος κύματος (1‐10mm) καθιστά το σήμα περισσότερο ευάλωτο στις καιρικές συνθήκες. Επιπλέον, οι τυπικές τιμές της εξασθένισης που προκαλούν τα δομικά υλικά σε αυτές τις υψηλές συχνότητες παρουσιάζουν ενδιαφέρον για τον συνολικό υπολογισμό της εξασθένισης της διάδοσης του σήματος (Link Budget). Επιπρόσθετα, παραμένει ανοιχτό το θέμα της αλληλεπίδρασης της κεραίας με το ανθρώπινο σώμα σε αυτά τα μήκη κύματος αφού οι περισσότερες μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι τώρα για το συγκεκριμένο ζήτημα αφορούν χαμηλότερες συχνότητες (<20 GHz). Ως εκ τούτου, η έρευνα της διδακτορικής εργασίας θα εστιαστεί στις παρακάτω δύο περιοχές: 1. Αλληλεπίδραση mmWave κεραιών με το ανθρώπινο σώμα ΠΑ.Δ.Α. – ΑΡ.ΠΡΩΤ: 6770 – 24/01/2023 Αιγάλεω 2. Επίδραση της απόσβεσης που προκαλούν τα υλικά δόμησης κτιρίων στην διάδοση των mmWaves. Στα πλαίσια αυτής θα αναπτυχθούν πρωτότυπες μετρητικές διατάξεις, η υλοποίηση των οποίων θα βασιστεί σε αποτελέσματα κατάλληλων προσομοιώσεων που θα προηγηθούν. Ταυτόχρονα, θα σχεδιαστούν και υλοποιηθούν πειραματικά πρωτότυπα χιλιοστομετρικών κεραιών καθώς και ομοιωμάτων ανθρώπινου σώματος που θα ενσωματωθούν στις μετρητικές διατάξεις. Επίσης, θα αναπτυχθούν διατάξεις για μετρήσεις χαρακτηρισμού υλικών ως προς τις ηλεκτρικές ιδιότητές τους. Είναι σημαντικό να αναφερθεί πως η εργασία θα πραγματοποιηθεί σε συνεργασία με το Εργαστήριο Ασύρματων Επικοινωνιών του Ινστιτούτου Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνίων (Ι.Π&Τ) του ΕΚΕΦΕ “Δημόκριτος”, όπου θα υπάρχει η δυνατότητα χρήσης εξοπλισμού και εξειδικευμένων μετρητικών υποδομών.
Abstract:
5G networks offer a leap improvement in user experience that is mainly focused around the much higher channel throughput, spectrum efficiency, low latency, low energy consumption, and increased robustness and security. Despite their significant advantages, there still remain open issues regarding the “mode d’ emploi” of these networks. Communication links in mmWaves require clear line‐of‐sight (LΟS) while the specific wavelength (1‐10 mm) make them susceptible in weather conditions. On top of that, typical attenuation values of building materials are important but still not available, despite that they will determine the overall link budget from base station to the user and vice versa. At the same time, it is still an open issue whether and to which extent mmWaves antennas interact with the human body with most recent studies in the field being limited at lower frequencies (< 20 GHz). As such, the work during this Ph.D. research will focus in the following two areas: 1. Interaction between mmWaves antennas and the human body 2. Effect of building materials’ attenuation on mmWaves propagation. In this context there will be developed a prototype and modular measurements’ testbed, based on simulation results that will be extracted a priori and in parallel. Novel mmWaves antennas prototypes as well as a separate testbed for the characterization of materials with respect to their electrical properties will be also designed, developed, and included in the aforementioned testbed. It is noted that this research will be implemented in cooperation with the Institute of Informatics and Telecommunications of the NCSR “Demokritos”, where there is available relevant equipment and specialized measuring devices.