面向无线分布天线阵列的实时高精度数字时频相校准
信号处理
2025-12-02 v4
摘要
本 work 提出一种用于频率和时钟对齐的全数字高精度实时校准程序，用于开环无线协调的相干分布天线阵列 (CDA) 调制解调器，实现空间分离的商业可用无线电 (COTS) 软件定义无线电 (SDR) 之间的射频相位相干性，无需线缆或全球导航卫星系统 (GNSS) 等外部参考信号。基于先前工作中使用高精度频谱稀疏时差到达 (ToA) 波形和多步骤 ToA 精炼过程，演示了一种基于双向时钟传递 (TWTT) 的高精度时频协调方法。由于 TWTT 方法的双向性质，时钟和频率估计对 Doppler 和多路径具有鲁棒性，只要信道在同步周期内具有双向性。这一技术在实验中使用 COTS SDR 在实验室环境中的静态和动态场景以及具有显著多径散射体的情况下进行了验证。通过对天线阵列进行波束赋能来评估时间、频率和相位稳定性，实现的时间和相位精度分别为约 60 ps-70 ps，中值相干增益超过 99%（使用优化的协调参数），在动态场景中实现了波束赋能频率均方根误差 (RMSE) 为 3.73 ppb。最后，在静态和动态环境中与使用模拟连续波双音 (CWTT) 频率参考技术的先前工作进行比较。
引用
@article{arxiv.2506.07267,
title = {Real-Time High-Accuracy Digital Wireless Time, Frequency, and Phase Calibration For Coherent Distributed Antenna Arrays},
author = {Jason M. Merlo and Samuel Wagner and John Lancaster and Jeffrey A. Nanzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.07267},
year = {2025}
}