Towards A Theory of Communication With Sloppy Analog-to-Digital Conversion: A Framework for Low-Cost Gigabit wireless

走向一种具有马虎模数转换的通信理论:低成本千兆位无线框架

基本信息

  • 批准号:
    0729222
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-10-01 至 2010-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The economies of scale of cellular and WiFi networks are enabled by low-cost integrated circuit implementations of sophisticated digital signal processing (DSP) algorithms in wireless communication transceivers. An implicit assumption in this approach is that analog received signals can be converted to a reasonably faithful digital representation, an assumption that breaks down as link speeds increase to the point that high-precision analog-to-digital conversion (ADC) becomes too costly and power-hungry. This project involves the design of wireless networks in the latter regime: the goal is to design low-cost links operating at multiGigabit speeds (i.e., more than an order of magnitude faster than WiFi), exploiting large swaths of unlicensed spectrum in the 3-10 GHz band and the 60 GHz band. The research rethinks communication transceiver design, with the starting assumption that high-speed ADCs are ``sloppy.'' The research involves obtaining fundamental performance benchmarks using information theory, and devising DSP algorithms that achieve these performance benchmarks. The ultimate objective is to enable a quantum leap in the speed of wireless networks for the home and enterprise, while preserving the economies of scale associated with low-cost silicon implementations.While conventional systems use 6-12 bits of ADC precision, this research considers the design of communication systems for low-resolution (1-4 bits) ADC, including Shannon theoretic benchmarks and algorithms for synchronization and equalization. Since high-speed digital-to-analog conversion is easier than ADC, precoding strategies which move complexity to the transmitter are investigated. The use of time-interleaved ADCs to attain higher precision, and hence higher dynamic range, is considered for both singlecarrier and multicarrier systems. The approach is to design receiver algorithms that jointly address mismatch between the component ADCs and the channel dispersion.
蜂窝和 WiFi 网络的规模经济是通过无线通信收发器中复杂数字信号处理 (DSP) 算法的低成本集成电路实现实现的。 这种方法中的一个隐含假设是,模拟接收信号可以转换为相当可靠的数字表示形式,但随着链路速度增加到高精度模数转换 (ADC) 成本过高且无法满足要求,这一假设就会失效。耗电。 该项目涉及后一种情况下的无线网络设计:目标是设计以多千兆位速度(即比 WiFi 快一个数量级)运行的低成本链路,利用 3-3 频段中的大片未授权频谱。 10 GHz 频段和 60 GHz 频段。 该研究重新思考了通信收发器设计,首先假设高速 ADC 是“草率的”。该研究涉及使用信息论获得基本性能基准,并设计实现这些性能基准的 DSP 算法。最终目标是实现家庭和企业无线网络速度的巨大飞跃,同时保持与低成本芯片实施相关的规模经济。虽然传统系统使用 6-12 位 ADC 精度,但本研究认为低分辨率(1-4 位)ADC 通信系统的设计,包括香农理论基准以及同步和均衡算法。 由于高速数模转换比 ADC 更容易,因此研究了将复杂性转移到发射机的预编码策略。 单载波和多载波系统都考虑使用时间交错 ADC 来获得更高的精度,从而获得更高的动态范围。 该方法是设计接收器算法,共同解决组件 ADC 和通道色散之间的不匹配问题。

项目成果

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