실내 음영지역 완화를 위한 레이트레이싱 기반 RIS 반사 계수 최적화 = Ray Tracing-Based Optimization of RIS Reflection Coefficients for Mitigating Shadowed Areas in Indoor Environments

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 실내 환경에서 발생하는 음영지역 문제를 해결하기 위해, Ray Tracing 기반의 채널 정보를 활용하여 Reconfigurable Intelligent Surface(RIS)의 반사 계수를 최적화하는 기법을 제안한다. 제안된 방식은 실제 실내 구조와 재질의 특성을 반영한 Ray Tracing 시뮬레이션을 통해 각 경로의 채널 응답을 정밀하게 추정하고, 이를 바탕으로 RIS의 반사 위상을 조정하여 전체 사용자 위치에서 최소 스펙트럼 효율을 최대화한다. 수신기의 스펙트럼 효율이 임계값보다 낮을 경우 이를 단절 상태로 간주하며, 이러한 상태가 발생할 확률을 단절 확률(outage probability)로 정의한다. 시뮬레이션 결과, 제안된 최적화 기법은 기존의 통계적 채널 모델 기반 방식 및 RIS 미적용 시나리오 대비 단절 확률을 크게 감소시키고, 실내 통신 품질을 전반적으로 향상시킴을 확인하였다. 본 연구는 실제 환경 정보를 활용한 RIS 제어의 효과를 입정하며, 실내 무선 네트워크의 신뢰성 향상에 기여할 수 있음을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a method to optimize the reflection coefficients of a Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) by utilizing ray tracing-based channel information to address the problem of shadowing in indoor environments. The proposed approach accurately estimates the channel responses of each path through ray tracing simulations that reflect the actual indoor structure and material characteristics. Based on this information, the reflection phases of the RIS are adjusted to maximize the minimum spectral efficiency across all user locations. A receiver is considered to be in an outage state if its spectral efficiency falls below a certain threshold, and the probability of such an event is defined as the outage probability. Simulation results demonstrate that the proposed optimization technique significantly reduces the outage probability compared to the conventional statistical channel model-based methods compared to the conventional statistical channel mode-based methods and scenarios without RIS deployment. The results confirm that the proposed method improves overall communication quality in indoor environments by effectively mitigating coverage holes. This study demonstrates the effectiveness of environment-aware RIS control and its potential to enhance the reliability of indoor wireless networks.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 제 2장 배경이론 5
• 제 1절 Ray Tracing 5
• 제 2절 RIS 10
• 제 3장 14
• 제 1절 Ray Tracing 데이터 활용 14
• 제 2절 RIS 최적화 방식 17
• 제 4장 21
• 제 1절 시뮬레이터 환경 및 파라미터 설정 21
• 제 2절 시뮬레이션 결과 및 분석 23
• 제 5장 결론 32
• 참고문헌 33
• Abstract 35