宽带照明技术：基于液晶可重构智能表面的数值建模、设计与实验测试
信号处理
2026-04-22 v2
摘要
液晶（LC）作为实现大规模可重构智能表面（RIS）的硬件方案，具有成本效益高、能耗低、可扩展性强等优势，能够提供低功耗的连续相位 shifts。然而，LC 基于的 RIS 的相位 shifts 响应在频率上具有内在的频率依赖性。若未加以处理，这一特性会导致在宽带场景中的性能退化，尤其在安全通信应用中， slightest 的相位 shifts 变化跨越各元素会导致显著的信息泄露。本文通过在不同频率下建立基于物理的 LC 单元单元模型，提出一种新颖的相位 shifts 设计框架，以最大化跨所有子载波的安全通信性能。鉴于毫米波（mmWave）LC-RIS 元素的庞大数量，获取完整信道状态信息（CSI）往往不可行。因此，本文仅基于合法移动用户（MU）和潜在窃听者的位置进行相位 shifts 优化。与针对单个用户点设计不同，RIS 被设计用于照亮更大的区域。这种方法增强了 MU 的通信可靠性，减轻了因位置估计误差导致的性能退化。为解决该问题，本文引入了基于半正定规划（SDP）的解法和一种低复杂度的启发式方法。虽然 SDP 基于的方法性能优越，但计算复杂度较高；而可扩展方法的复杂度增长速度显著较慢，高度适用于超大规模 RIS。仿真结果表明，两种算法均优于基线方法，提高了保密率。最后，通过对 LC RIS 系统的实验评估验证了所提出的设计。
引用
@article{arxiv.2604.09214,
title = {Wideband Illumination with Liquid Crystal Reconfigurable Intelligent Surfaces: Modeling, Design, and Experimental Tests},
author = {Mohamadreza Delbari and Robin Neuder and Alejandro Jiménez-Sáez and Qikai Zhou and Vahid Jamali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.09214},
year = {2026}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2508.04331