基于非均匀时空编码调制的可重构智能表面低复杂度诊断技术

这篇研究论文提出了一种创新的可重构智能表面（RIS）故障诊断方法，通过非均匀时空编码（STC）调制技术，仅需幅度谱测量即可实现故障定位。该方法摒弃了传统相位检索和相干检测的复杂性，通过为每个RIS元件分配独特调制频率，建立谐波分量与元件的直接映射关系，显著降低了计算复杂度和测量开销，适用于1-bit和2-bit配置的大规模RIS系统。

　　

可重构智能表面故障诊断新突破

引言

可重构智能表面（RIS）作为下一代无线通信的关键使能技术，通过动态调控电磁（EM）波传播环境展现出巨大潜力。然而，RIS元件故障会显著影响系统性能，传统诊断方法依赖复杂相位测量或迭代优化，存在效率瓶颈。

创新方法

研究团队开发了基于非均匀时空编码（STC）调制的诊断方案：

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  核心机制：所有元件共享相同时间编码序列，但每个元件被分配独特调制频率（如f_n,m=5+(n-1)×0.1MHz）

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  故障指纹：正常元件在f_c±f_n,m处产生均匀谐波，故障元件则出现20dB以上的幅度衰减

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  技术优势：仅需幅度谱分析即可定位故障，避免相位同步需求，测量时间比传统方法缩短90%

实验验证

通过两个工作于X波段的RIS原型验证：

1. 1.

   1-bit原型：16×16阵列中，故障列在f_c+f₅等特征频率处谐波幅度骤降

2. 2.

   2-bit扩展：可区分三种故障类型：

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     PIN1故障：v=2次谐波增强

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     PIN2故障：v=-1次谐波凸显

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     双管故障：仅基频存在

应用前景

该方法已证明适用于：

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  毫米波频段扩展

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  大规模阵列分组诊断

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  工业物联网（IIoT）中的实时监测

技术细节

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  调制约束：最大频率需满足f_max<>_c/3以避免谐波混叠

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  鲁棒性：在相位误差达20°或幅度波动20%时仍保持90%以上诊断准确率

这项技术为RIS在6G通信、智能传感等领域的可靠部署提供了关键保障。