실외 실내 모사 환경에서 투과형 RIS의 경로 손실 모델링 및 통신 성능 향상 검증

그림 1은 O2I를 모사한 통신 환경을 나타내며 송신 안테나(TX antenna)와 수신 안테나(RX antenna) 사이에 TRIS가 위치하며, TRIS 옆으로 경계벽이 존재한다. TRIS의 중심과 경계벽 간 수평 거리는 d_ob로 정의한다. 송신 및 수신 안테나는 각각 TRIS에서 수직 하단 및 상단 방향으로 d₁ 와 d₂ 거리를 두고 배치되었으며, 두 안테나 모두 방사 패턴의 메인 빔(main beam)이 TRIS의 중심을 향한다. 또한, 수신 안테나는 TRIS 중심에서 일정 거리(d₂)를 유지하면서 수신 안테나의 각도(θ’)를 조정하였다. 이때 송신 안테나와 수신 안테나의 정면방향을 기준으로 하는 방사 각도 θ’_TX와 θ’_RX는 d₁, d₂, θ’ 에 관한 식(1) 및 식 (2)로 나타낼 수 있고, 송신 안테나와 수신 안테나 간의 직선 거리(d₃)는 식 (3)으로 나타낼 수 있다.

그림 1. | Fig. 1. O2I 모사 통신 환경 | O2I communication environment.

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TRIS는 경계벽 중간에 위치하여 송신 안테나로부터 입사된 신호의 경로를 전기적으로 가변하여 수신 안테나로 전달한다. 경계벽은 특정 수신 안테나 각도에서 발생할 수 있는 송수신 안테나 간 직선 경로 신호를 감쇠시킨다. 따라서 TRIS의 중심에서 수신 안테나의 각도가 커짐에 따라 θ’_RX및 θ’_TX도 커지면서 송수신 안테나 간 직선 경로 신호가 경계벽에 의해 막히는 송신 및 수신 측의 방사각도(θ’_TX,block, θ’_RX,block)는 식 (4) 및 식 (5)로 나타낼 수 있으며, 그에 상응하는 θ’ 각도를 θ’_block로 정의하면 두 각의 합으로 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다.

O2I 환경에서 TRIS가 없는 경우, Friis 전송 공식을 이용하여 송신 안테나로부터 수신 안테나가 직선 경로로 수신하는 전력(P_{r, direct})을 계산할 수 있으며, 경계벽이 송수신 안테나 간 직선 경로를 차단할 시 (θ’>θ’_block)수신 전력이 경계벽의 흡수율(A)로 인해 감소되는 것을 식 (7)에 표현하였다.

여기서 P_t는 송신 전력, λ는 파장, G_RX는 수신 안테나의 이득, G_TX는 송신 안테나의 이득을 나타낸다.

RIS 기반 중계시스템에서는 송신 안테나에서 RIS까지, 그리고 RIS에서 수신 안테나까지 두 번의 경로 손실을 의미하는 double fading 효과를 고려해야 한다^[7]~[11]. 이러한 신호 경로 특성을 반영하여, 그림 2는 송신 안테나에서 송신된 신호가 xy 평면에서 N × M 개의 단위 셀들로 구성된 TRIS의 n번째 m행과 번째 열에 위치한 단위 셀 U_nm을 통해 수신 안테나에 수신되는 신호 전달 과정을 나타낸다. 송신 안테나는 (x_t, y_t, z_t)에 위치해 있고 이득(G_TX)과 정규 방사 강도$\left(F^{TX}\left({\theta }_{nm}^{TX},{\varphi }_{nm}^{TX}\right)\right)$가 특정 방향으로 송신하는 전력(P_t)을 결정한다. 또한 송신 안테나에서 U_nm의 위치 (x_nm, y_nm, 0)까지 연결한 ${\overrightarrow{r}}_{nm}^{TX}$ 벡터로 결정되는 입사 각도 (θ^tx, φ^tx)에 따른 단위 셀의 정규 방사 강도(F^UC(θ^tx, φ^tx))를 통해 U_nm수신되는 전력을 계산할 수 있다. 이때 각 단위 셀은 송신 안테나로부터 입사되는 신호를 투과하며, 각 U_nm의 투과 계수(T_nm)는 투과 크기(τ_nm)와 투과 위상(φ_nm)을 포함한 복소수로 $T_{nm}=\left|{\tau }_{nm}\right|e^{j{\varphi }_{nm}}$로 표현된다. 또한 U_nm은 (x_r, y_r, z_r)에 위치한 수신 안테나로 ${\overrightarrow{r}}_{nm}^{RX}$ 경로를 따라 전력을 전달하며, 단위 셀의 이득(G_UC)과 투과각(θ^rx, φ^rx)에 따른 정규 방사 강도(F^UC(θ^rx, φ^rx))에 의해 결정된다. 마지막으로, 수신 안테나에서 수신 안테나의 이득(G_RX)과 정규 방사 강도$\left(F^{RX}\left({\theta }_{nm}^{RX},{\varphi }_{nm}^{RX}\right)\right)$를 곱함으로 최종 수신전력이 도출된다. 따라서 TRIS로부터 수신되는 신호의 전력(P_{r, TRIS})은 TRIS의 각 단위 셀들이 송신 안테나로부터 수신받은 신호를 수신 안테나로 전달한 신호의 합으로써 식 (8)과 같이 나타낼 수 있으며, 및 에 의한 자유 공간 손실이 포함되어 있다. 식 (8)은 반사형 RIS의 이득 ${\overrightarrow{r}}_{nm}^{TX}$ 및 ${\overrightarrow{r}}_{nm}^{RX}$ 반사효율 특성을 반영한 경로 손실 모델 참고문헌 [9] 및 참고문헌 [10]을 참조하여 도출하였다.

그림 2. | Fig. 2. TRIS 기반 중계시스템 및 입사각, 투과각, 방사 패턴이 표시된 TRIS 단위 셀 모식도 | Schematic of TRIS-based repeater system and TRIS unit cell with the incident angle, transmission angle, and normalized radiation intensity.

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식(8)에서 d_x와 d_y는 각각 단위 셀의 길이와 넓이를 나타내고, 는 송신 안테나로부터 방사되는 신호가 U_nm을 거쳐 수신 안테나에 도달할 때까지 발생하는 위상 지연을 나타내며, 식 (9)와 같이 표현된다. $F_{nm}^{comb}$는 송신 안테나, 수신 안테나, 그리고 단위 셀의 상대적 위치에 결정되는 정규 방사 강도의 곱이며, 이는 식 (10)에 의해 정의된다.

그림 1의 O2I 환경에서θ’ 이 θ’_block 보다 작을 때는 송신신호가 TRIS에 의해 수신 안테나로 직선 경로로 전송되는 것을 가정하였다. 또한 θ’ 이 θ’_block 보다 클 경우 수신 안테나에 도달하는 신호는 TRIS로부터 오는 신호와 송신 안테나에서 경계벽의 감쇠를 포함한 직선으로 오는 신호가 동시에 존재할 수 있는데, 후자의 신호 세기가 약 17 dB 낮은 것을 확인하였다. 따라서, O2I 통신 시나리오에서 TRIS가 있을 경우, 전체 수신 전력(P_{r, tot})은 θ’_block 에 관계없이 P_{r, TRIS}가 우세하므로 최종적으로, 수신 안테나로부터 수신되는 전체 전력 P_{r, tot}은 식 (11)을 통해 계산하였다.

그림 3은 O2I 모사 시나리오를 위한 TRIS 기반 무선 통신 시스템을 사무실 환경에서 구현한 측정 셋업을 나타내며, 사용한 주요 파라미터들은 표 1과 같이 설정하였다. 측정 셋업에서 다이폴 안테나(KMDA245870-09)를 송/수신 안테나로 사용하였으며, 5.5 GHz에서 정면으로 각각 7.53 dBi, 7.09 dBi의 이득을 가지며, 수평 편파로 작동한다. 무반향실에서 측정된 송/수신 안테나의 방사 패턴은 5.5 GHz에서 최대 안테나 이득으로 정규화하여 그림 4에 나타내었으며, 반전력 빔폭은 약 14°로 확인되었다. 수신전력 계산 시 정확성을 위해 실측한 방사 패턴을 안테나의 정규 방사 강도 $F^{TX}\left({\theta }_{nm}^{TX},{\varphi }_{nm}^{TX}\right)$와 $F^{RX}\left({\theta }_{nm}^{RX},{\varphi }_{nm}^{RX}\right)$에 적용하였다.

그림 3. | Fig. 3. O2I 모사 환경에서 TRIS 기반 무선 통신 중계시스템을 측정하기 위한 실험 설정 | Experimental setup for evaluating a TRIS-based wireless communication system in a simulated outdoorto-indoor environment.

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그림 4. | Fig. 4. 5.5 GHz에서 측정된 송신 안테나와 수신 안테나의 정규화된 방사 패턴 | Normalized radiation patterns of the TX and RX antennas measured at 5.5 GHz.

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그림 3(a)에서 송신 안테나는 벡터 신호 발생기(SMBV100B, Rohde & Schwarz)를 통해 10 dBm의 신호를 송신하였으며, TRIS로부터 거리 (d₁)는 1.5, 3, 6 m로 설정하였다. 통신 링크 성능을 평가하기 위해 전송 신호는 IEEE 802.11ax(Wi-Fi 6) 표준 중 MCS8 모드에 따라 구성되었으며, 변조 방식은 256-QAM, 부호율(coding rate)은 3/4, 대역폭은 160 MHz로 설정되었다. 이는 송/수신 안테나를 서로 마주 보도록 정렬한 상태에서 사무실 환경에서 가능한 최장 거리에 배치하였을 때, 측정한 EVM이 약 −35 dB로, MCS 8의 EVM 허용한계치에(−30 dB) 근접하기 때문에 본 실험에서 활용 가능한 최고 변조 방식으로 해당 모드를 선정하였다. 수신 안테나는 TRIS로부터 거리(d₂)를 1.5 m 떨어진 곳에 고정하고 각도(θ’)를 0°, 30°, 60°로 변경하면서 신호 분석기(FSV3030, Rohde & Schwarz)를 통해 수신 신호를 측정하였다.

TRIS는 참고문헌 [11]에서 제작된 재구성 가능한 호이겐스 메타표면을 이용하여, 그림 3에 도시된 바와 같이 송/수신 안테나 사이에 배치하였다. 그림 3(b)에서 아날로그 출력모듈(PXIe-6739, National Instruments)을 이용하여 0~20 V DC전압을 TRIS에 인가하여 단위 셀의 투과 성능을 제어하였다. TRIS의 단위 셀은 그림 5(a)에서 보듯이 FR-4 유전체(ε_r=4.3, tanδ=0.02, 두께 2.4 mm) 위에 구현되었다. 이 단위셀은 호이겐스 메타표면 원리를 기반으로 설계되었으며, 5.5 GHz 대역에서 표면 전기 임피던스와 표면 자기 어드민턴스를 제어하기 위해서 5.8×8.7 mm 크기의 단위 셀 내에 전기 다이폴 구조와 자기 다이폴 구조들을 결합하였다. 동적 투과 성능 조절을 위해서 0.21~2.1 pF까지 가변이 가능한 바랙터(SMV2201-040LF, Skyworks)를 전기/자기 다이폴 구조에 각각 실장하였으며, 이에 따른 가변 커패시턴스를 전기 다이폴의 C_E, 자기 다이폴의 C_M으로 정의하였다. 바랙터에 DC 전압을 인가하기 위해 단위 셀 양단에 편파 방향과 수직을 이루도록 바이어스 라인을 배치 후 자기 다이폴과 바이어스라인의 RF-DC 간 격리를 위해 20 kΩ 저항을 삽입하였고, 전기 다이폴의 DC전압을 독립적으로 인가하기 위해 0.1 μF 커패시터를 연결하였다.

그림 5. | Fig. 5. TRIS의 단위 셀 구조 | Unit cell structure for the transmissive RIS.

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그림 5(b) 및 그림 5(c)는 단위 셀에 대한 주요 설계 변수를 나타내며 해당 값들은 표 2에 정리하였다. 제작된 RIS는 총 42×28개의 단위 셀로 구성되어 4.47×4.47 λ 크기로 제작되었으며, 상단에 위치한 바이어스 패드를 통해 각 열마다 독립된 DC 바이어스를 인가하여 투과 성능을 전기적으로 제어할 수 있다. 제작된 RIS는 5.5 GHz에서 −67.3°~176.7° 의 투과 위상 범위를 연속적으로 구현하였고 −3.3 dB의 평균 투과 크기를 보였으며, 측정된 투과 크기로부터 단위 셀의 G_UC는 −4 dBi로 확인되었다. TRIS는 전자기 다이폴의 방사 특성을 갖는 호이겐스 메타표면 구조에 기반하여 설계되었기 때문에 F^UC(θ^tx, φ^tx)와 F^UC(θ^rx, φ^rx)는 cosθ로 모델링되었으며 참고문헌 [12], 해당 구조에 대한 세부 설계 및 분석의 상세 내용은 참고문헌 [11]에 기술되어 있다.

최종적으로, 그림 3(b)에 나타난 바와 같이, O2I 신호 격리 환경을 모사하기 위해 흡수체를 장애물로 설치하여 송신 안테나와 수신 안테나 간 신호를 감쇠시켰다. 흡수율 35 dB @ 6 GHz의 성능을 가지는 흡수체 (KSS-PY-A-4)를 실외-실내 환경 모사를 위해 공간 격리용으로 사용하였다. 비록, 그림 1에서 장애물과 TRIS 사이 간격은 없으나, 실제 측정에서는 TRIS을 고정하기 위한 지그가 필요하므로 TRIS 중심과 흡수체 간 거리 d_ob=0.4 m로 유지하며 흡수체를 TRIS 양측으로 배치하였다. 이에 따라 송신 안테나와 TRIS 사이 거리(d₁=1.5, 3, 6 m)에 따라 θ’_block은 각각 29.9°, 22.9°, 19.2°으로 계산되었다. TRIS 미적용 시, θ’=0° 에서는 송신 안테나와 수신 안테나 사이 직선 경로가 존재하지만, θ’=30° 이상에서는 흡수체에 의해 직선 경로 신호는 감쇠된다. 이에 측정된 흡수체의 신호 감쇠율(A)는 −5.45 dB로 나타났으며, 이러한 낮은 감쇠율은 실험이 진행된 일반 사무실에서 발생한 다중경로의 영향으로 확인하였다. 이후, O2I 모사 환경에서 TRIS 적용 여부에 따른 수신 전력 및 별자리도를 측정하여 TRIS를 통한 통신 링크 및 신호 품질 향상 효과를 평가하였다.

그림 6은 송신 안테나와 TRIS의 거리(d₁)가 3 m일 때 θ’=0°, 30°, 60°로 빔을 조향하기 위해 사용되는 단위 셀의 투과 크기 및 위상 분포를 나타내며 그에 따른 측정 방사 패턴을 보여 준다. TRIS가 송신 안테나의 원거리장에 위치해 있어 TRIS에 입사되는 필드가 평면파에 가깝기 때문에, θ’=0° 조향 시 그림 6(a)와 같이 단위 셀들이 약 −4.7 dB의 투과 크기와 −52°의 투과 위상으로 균일하게 매핑된다. 이 경우 그림 6(d)의 측정된 방사 패턴에서 TRIS의 투과손실로 인해 TRIS를 미적용한 경우 대비 최대 약 3 dB의 감쇠가 θ’=0° 부근에서 관찰되었다. 반면, 흡수체 영향으로 수신 신호가 감소하는 θ’>22° 영역에 해당하는 θ’=30°, 60°의 경우, 빔을 조향하기 위해 그림 6(b) 및 그림 6(c)와 같이 단위 셀의 투과 크기와 위상을 분포시킨 결과, 각 θ’=30°, 60°의 조향 각도에서 TRIS 미적용 대비 약 17 dB 이상의 수신 전력 이득이 나타난 것을 그림6(e) 및 그림 6(f)의 방사 패턴에서 확인할 수 있다. 기존 안테나의 방사 패턴과 다르게 빔을 조향하더라도 θ’=0° 근처에서 높은 빔이 나타나는 이유는 송신 안테나가 원거리장에 있기 때문에 TRIS의 개구면이 신호를 모두 수신하지 못하기 때문이다. 하지만, θ’=30°, 60°로 조향할 경우, TRIS에 의해 θ’=0°로 방사되는 전력을 해당 방향으로 보내 TRIS를 미적용한 경우 대비 θ’=0°에서 약 8 dB 감소하는 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, 이러한 TRIS의 방사 측정 결과를 통해 TRIS가 설정된 조향 각도로 효과적으로 투과빔을 형성하는 것을 확인할 수 있다.

그림 6. | Fig. 6. 송신 안테나-TRIS 간 거리 d₁=3 m에서 빔을 조향하기 위한 단위 셀 투과 크기, 위상 분포와 측정된 TRIS 미적용 및 적용에 따른 방사 패턴 | Unit cell transmission magnitude and phase distributions for beam steering at a TX-to-TRIS distance d₁=3 m, and the measured radiation patterns with and without TRIS.

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그림 7은 수신 안테나의 각도를 =0°, 30°, 60°에 위치시킨 후 송신 안테나와 TRIS 간 거리 () 변화에 따른 수신 전력을 TRIS 유무에 따라 비교한 결과를 나타낸다. 이론값과 실측값은 점선과 실선으로, TRIS 적용 유무는 파란색 선과 빨간색 선으로 구분하여 표시하였다.

그림 7. | Fig. 7. d₂=1.5 m 조건에서 수신안테나의 각도() (a) 0°, (b) 30°, (c) 60°와 송신안테나와 TRIS간의 거리(d₁)의 변화에 따른 수신 전력 측정 결과 | Measured received signal power for varying with (a) 0°, (b) 30°, and (c) 60° and d₁ where d₂=1.5 m.

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그림 7(a)에 제시된 θ’=0° 조건에서 TRIS 적용 유무에 관계없이 비슷한 수신 전력을 보였다.

반면, 그림 7(b)의 θ’=30° 조건에서는 TRIS 적용 시 TRIS 미적용 대비 수신 전력이 뚜렷하게 향상되었으며, 이론적으로 평균 27.2 dB, 실측 기준 16.7 dB 상승하였다. 이는 TRIS가 단위 셀 배열을 통해 메인 빔을 수신 안테나 방향으로 형성하여 통신 경로를 효과적으로 구성했음을 보여준다. 한편, d₁=1.5 m 조건에서 이론값과 실측값의 차이는 그림 4에 나타난 송수신 안테나의 $F^{TX}\left({\theta }_{nm}^{TX},{\varphi }_{nm}^{TX}\right)$와 $F^{RX}\left({\theta }_{nm}^{RX},{\varphi }_{nm}^{RX}\right)$의 null에 가까운 지점에 해당하기 때문에 낮은 수신 전력으로 이론값이 계산되었고, 실측에서는 다중 경로로 수신되는 신호가 존재하여 이론값보다 높은 수신 전력이 측정된 것으로 확인된다. 그림 7(c)의 θ’=60° 조건에서도 TRIS 적용 시 유사한 경향이 나타났으며, 평균 전력 향상치는 이론값, 측정값 각각 22.9 dB, 16.8 dB로 나타났다. 이는 높은 조향각 조건에서도 TRIS의 빔조향을 통해 통신 경로를 확보했음을 의미한다.

이론값과 실측값 사이의 차이를 종합하면, θ’=30°, 60°의 경우에서 TRIS 적용 시 평균적으로 실측값이 이론값보다 각각 약 9 dB와 6 dB, 미적용 시에는 각각 약 19 dB와 12 dB 높은 것으로 확인되었다. 이는 이상적인 자유공간을 가정한 손실 모델과 달리, O2I 환경을 모사한 사무실 환경에서는 벽, 바닥, 천장 등으로부터 발생한 반사로 인한 다중 경로 신호가 존재하기 때문에, 실측값에 영향을 준 것으로 분석된다^[13]. 실제 O2I 환경과 같이 실내와 실외가 구조적으로 분리되어있다면 실측값이 이론치에 더 근접할 것으로 예상할 수 있다.

최종적으로 송신 안테나를 d₁=6 m에 위치를 고정시킨 후 수신 안테나의 각도(θ’)를 0°, 30°, 60°로 변화시킬 때, TRIS의 적용 유무에 따른 256-QAM 변조 방식의 수신 신호 별자리도를 측정하였고, 그 결과를 그림 8에 도시하였다. TRIS가 없는 경우에는 흡수체에 의한 수신 전력 감소로 인해 신호가 넓게 산란된 형태를 보인다. 반면, TRIS를 적용한 경우, 신호 경로가 명확히 형성되어 별자리 점들이 정규화된 위치로 집중되는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 TRIS의 적용으로 인해 변조 정확도가 효과적으로 향상됨을 알 수 있다.

그림 8. | Fig. 8. 송신 안테나를 d₁=6 m에 고정한 상황에서, 수신 안테나의 θ’를 (a) 0°, (b) 30°, (c) 60°로 변화시킬 시, TRIS 적용 유무에 따른 256-QAM 수신 별자리도 | Received 256-QAM constellation diagrams with and without the TRIS when the TX antenna is fixed at d₂=6 m, and the RX antenna is placed at θ’=(a) 0°, (b) 30°, (c) 60°.

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표 3은 그림 8의 조건에서 측정된 EVM(error vector magnitude)값을 나타낸다. IEEE 802.11ax(Wi-Fi 6)의 MCS 8에서 EVM 허용치는 −30 dB 이하일 때 적합한 신호 품질로 정의된다^[14]. 측정 결과, TRIS가 없는 경우에는 수신 안테나의 θ’가 0°에서 벗어날 때 링크를 유지하지 못해 신호 분석기에서 유효한 EVM 값이 나타나지 않았으나, TRIS를 적용한 경우, 모든 측정 각도에서 EVM 허용치를 충족하였다. 특히 TRIS의 조향각이 가장 높은 최대 측정 각도(60°) 에서도 −32.14 dB를 유지하였다. AWGN 채널 가정 시 적용할 수 있는 SNR ≈ 1/EVM²의 관계를 사용하면 TRIS를 적용한 경우 SNR이 32~38 dB 수준으로 유지되는 것으로 이해할 수 있다^[15]. 또한, 이러한 EVM 수준은 MCS 강등 없이 MCS 8의 데이터율인 865 Mbit/s까지 구현할 수 있음을 의미한다(데이터율 계산은 참고문헌 [16] 참조). 따라서, O2I 모사 환경에서 5.5 GHz 대역에서 작동하는 TRIS를 통해 Wi-Fi 무선 링크의 EVM과 SNR을 개선하여 통신 품질을 나타내는 데이터율이 유지되는 것을 예측할 수 있다.

본 연구에서 사용한 5.5 GHz 대역 TRIS 기반 통신 링크 성능을 5.8 GHz 및 10.7 GHz대역에서 각각 작동하는 1-bit 및 2-bit 반사형 RIS^[17],[18]를 사용한 사례와 비교 분석하여 표 4에 나타내었다. 본 연구에서 사용한 TRIS는 연속적으로 투과위상 가변이 가능하다. 참고문헌 [17]에서는 11.2×11.2 λ 크기의 반사형 RIS를 통해 실내 환경에서 QPSK, 16-QAM, 64-QAM와 같은 다양한 변조 신호에서 모두 6.8 dB의 수신 전력 이득을 달성하였다. 참고문헌 [18]에서는 실내 환경에서 16-QAM 변조 신호 사용 시 10.5 dB의 수신 전력 이득과 −19.0 dB(최저 −21.2 dB)의 EVM을, 실외 환경에서는 single-carrier 신호 사용 시 15.1 dB의 수신 전력 이득을 보고하였다. 본 연구에서는 흡수체를 통해 송/수신 안테나를 격리한 실외-실내 모사 환경을 구축하여, 최초로 TRIS의 실외-실내 통신 링크 평가를 진행하였다. 그 결과, 4.47×4.47 λ 크기의 TRIS는 256-QAM 변조 신호를 사용할 시 통신 음영 지역인 θ’=30°, 60° 에서 약 13 dB 이상의 수신 전력 이득과 약 −32 dB 이하의 EVM을 달성함을 확인하였다. TRIS가 반사형 RIS보다 작은 크기임에도 성능 우위를 나타내는 이유는 반사형 RIS가 1-bit, 2-bit 위상 제어에 따른 양자화 오류와 상대적으로 반 파장 크기보다 큰 단위 셀 크기로 설계하여 위상 매핑 샘플링 오차를 피할 수 없었던 반면, TRIS는 서브파장의 크기의 단위 셀과 연속적인 위상 제어가 가능해 위상 매핑 오류를 최소화했기 때문으로 이해된다. 따라서, 제안한 TRIS 기반 중계 구조는 실외-실내 링크 손실 보상 및 고차 변조 지원 측면에서 기존 반사형 RIS 대비 우위한 성능을 제공한다.