Doctorat: Méthodes en espace de phase pour les environnements électromagnétiques intelligents
Université de Nottingham
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Supervisé par le Dr Gabriele Gradoni
Ce projet sera basé à l'Université de Nottingham à la School of Mathematical Sciences, avec des voyages fréquents (financés) à l'Université de Cambridge dans le Maxwell Center, Cavendish Laboratory.
Les infrastructures sans fil pour la génération de systèmes de communication mobile au-delà de 5G / 6G sont nécessaires pour garantir des niveaux de performances de liaison sans précédent, tout en minimisant la complexité, la consommation d'énergie et le coût de l'architecture. Par conséquent, des solutions alternatives à l'approche «plus d'informations et de données grâce à plus de puissance et plus d'émissions d'ondes électromagnétiques» sont obligatoires en raison de la congestion électromagnétique existante. La solution proposée par le projet EU Horizon2020 ICT52 RISE-6G (https://cordis.europa.eu/project/id/101017011) est de considérer un environnement de propagation qui peut être reconfiguré via de grandes surfaces intelligentes reconfigurables murales (RIS) : Un environnement électromagnétique intelligent (PME). Avec l'infrastructure et les utilisateurs sans fil, les PME sont traitées comme un système complet à optimiser pour améliorer les performances du canal de communication sans fil.
Pour permettre la conception d'environnements électromagnétiques intelligents et leur intégration dans les outils de planification de la couverture des signaux sans fil pour les opérateurs de télécommunications, une modélisation électromagnétique avancée est nécessaire.
Le groupe de recherche sur la modélisation des ondes de l'Université de Nottingham (http://wamoresearch.org/) a développé des méthodes innovantes de propagation à haute fréquence inspirées de la mécanique quantique et basées sur la représentation des ondes dans l'espace de phase.
Une transformation d'espace de phase des champs électromagnétiques représente le flux d'énergie des vagues à la fois dans la position et dans la direction de propagation, et elle est obtenue par le calcul de la fonction de Wigner. Dans le régime haute fréquence, la fonction de Wigner peut être approchée pour fournir une image basée sur les rayons des champs d'onde propagés, y compris des effets d'ordre supérieur tels que la diffraction des bords et la diffusion à partir de surfaces rugueuses. Étant donné que la fonction de Wigner transporte des faisceaux de rayons, par opposition aux rayons individuels comme dans les méthodes de tir et de rebond, des méthodes de traçage de rayons efficaces peuvent être développées dans l'espace des phases pour prédire la distribution de l'énergie des vagues dans des environnements vastes et complexes. La méthode a été récemment appliquée pour prédire la fonction de corrélation spatiale dans des domaines confinés à dynamique chaotique.
Le projet étendra l'approche de la fonction de Wigner pour inclure des conditions aux limites variables et inhomogènes de domaines confinés, y compris les SIF. Les principaux objectifs seront: - de développer une représentation moyenne dans l'espace des phases des densités de rayons diffusées par une surface reconfigurable à la fois dans le réseau d'antennes et dans le régime des métamatériaux; - intégrer la représentation de l'espace des phases moyen dans le code d'analyse d'énergie dynamique; - concevoir une méthode de colocalisation à grande échelle pour plusieurs SIF afin d'obtenir des zones de couverture améliorées / supprimées prescrites dans de grands environnements reconfigurables (gare et usine intelligente).
Publications pertinentes: [1] DJ Chappell, D. Löchel, N. Søndergaard, G. Tanner, Analyse d'énergie dynamique sur les grilles maillées: Un nouvel outil pour décrire la réponse vibro-acoustique de structures mécaniques complexes, Wave Motion, Volume 51, Numéro 4, 2014 , Pages 589-597.
[2] Gabriele Gradoni, Stephen C Creagh, Gregor Tanner, Christopher Smartt et David WP Thomas. Une approche de l'espace des phases pour la propagation des fonctions de corrélation champ-champ (2015) New J. Phys. 17 093027
[3] Adnan F, Blakaj V, Phang S, Antonsen TM, Creagh SC, Gradoni G, Tanner G. (2021) Distributions d'énergie sans fil dans des systèmes à cavités multiples à hautes fréquences. Proc. R. Soc. A 477: 20200228.
Domaines thématiques; Mathématiques appliquées, modélisation des vagues
Notes de financement: Résumé: Étudiants britanniques / européens - Les frais de scolarité seront payés et une allocation complète sera fournie au taux RCUK (15285 £ par an pour 2020/21). Des fonds seront également disponibles pour soutenir la participation à la conférence. La durée de la bourse sera de 3,5 ans.
Admissibilité / Conditions d'entrée: Nous avons besoin d'un diplômé enthousiaste avec un diplôme de 1ère classe en mathématiques, de préférence au niveau MMath / MSc, ou une qualification équivalente à l'étranger (dans des circonstances exceptionnelles, un diplôme de classe 2: 1 ou équivalent peut être considéré).
Il est hautement souhaitable que le candidat retenu connaisse un ou plusieurs des sujets suivants: asymptotiques des ondes, électromagnétisme, métamatériaux, méthodes numériques. Alors qu'une expérience dans plus d'un des domaines mathématiques susmentionnés serait bénéfique, la volonté d'apprendre et de s'engager avec chacun d'entre eux est une nécessité absolue. Le projet nécessite que l'étudiant ait de l'expérience avec un progiciel de calcul scientifique ou un langage de programmation tel que MATLAB, C / C ++ et / ou Python.
Pour toute demande, veuillez envoyer un e-mail à Gabriele.Gradoni@nottingham.ac.uk
Candidatures: Pour postuler, veuillez envoyer votre CV et une lettre de motivation à Gabriele.Gradoni@nottingham.ac.uk.
Cette bourse est ouverte jusqu'à ce qu'elle soit remplie. Une application précoce est fortement encouragée.
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