WiCAL：由协作天线阵列实现的精确基于 Wi-Fi 的 3D 定位

精确的 3D 定位对于实现下一代 Wi-Fi 通信系统中的高级感知功能至关重要。本研究通过部署多个协作天线阵列，探讨了 Wi-Fi 网络中多基地定位的潜力。这些阵列提供的协作增益有两方面：(i) 天线单元之间在波长尺度上的阵列内相干增益，以及 (ii) 跨阵列的阵列间协作增益。为了评估该方法的可行性和性能，我们开发了 WiCAL（Wi-Fi 协作天线定位），这是一个建立在配备均匀矩形阵列的商用 Wi-Fi 基础设施上的系统。这些阵列由标准接入点或用户设备中可用的嵌入式射频链路多路复用驱动，从而消除了多输入多输出系统中通常所需的复杂、昂贵且高功耗的多收发器模块。为了解决射频链路多路复用引入的相位偏移，我们提出了一种三阶段、细粒度的相位对齐方案，以同步每个阵列内天线单元间的信号。采用双向空间平滑 MUSIC 算法来估计到达角并减轻由相关干扰引起的性能下降。为了进一步利用阵列间协作增益，我们详细阐述了分布式 URA 之间的同步机制，该机制通过绕过中间角度估计来实现直接位置确定。一旦同步，分布式 URA 有效地形成了一个虚拟的大规模阵列，显著提高了空间分辨率和定位精度。