PFI:AIR - TT: Beamspace MIMO Transceiver Prototype for Millimeter-Wave Gigabit Mobile Wireless Links

PFI:AIR - TT:用于毫米波千兆位移动无线链路的 Beamspace MIMO 收发器原型

基本信息

  • 批准号:
    1444962
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-08-15 至 2017-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This PFI: AIR Technology Translation project focuses on translating a novel multi-antenna MIMO (multiple input multiple output) wireless transceiver architecture to meet the exploding data rate requirements of emerging wireless applications driven by the proliferation of mobile devices such as smartphones and tablets. The new continuous aperture phased (CAP)-MIMO transceiver architecture is important because it represents a promising and practically viable approach for realizing the full potential of emerging millimeter-wave (mmW) technology, operating in the 30-300 GHz band, in addressing the wireless data rate challenge with dramatically enhanced power and spectrum efficiency compared to existing systems operating below 5 GHz. The project will result in a prototype of a millimeter-wave CAP-MIMO transceiver. This CAP-MIMO prototype has the following unique features: a hybrid analog-digital architecture, an analog front-end for spatial multi-beamforming, and a multi-beam selection mechanism. These features provide several advantages when compared to the leading competing designs based on phased-array principles in the emerging millimeter-wave wireless technology market including: multi-Gigabits/second speeds, unprecedented electronic multi-beam steering and data multiplexing capability, and a viable architecture for optimizing the fundamental performance-complexity tradeoffs inherent to millimeter-wave MIMO systems. This project addresses the following technology gaps as it translates from research discovery toward commercial application. Electronic multi-beam steering and data multiplexing capability is critical to realizing the full potential of millimeter-wave (mmW) MIMO systems both in terms of performance (power and spectral efficiency) and functionality (point-to-multipoint network operation in both static and mobile environments). However, existing approaches to mmW MIMO systems ? including conventional designs based on digital beamforming and phased-array-based extensions to multi-beam MIMO ? fail to address fundamental performance-complexity tradeoffs that are critical to technology translation. The CAP-MIMO prototype developed in this project will provide a definitive demonstration of the critical multi-beam steering and data multiplexing capability and help identify viable pathways for technology translation. The hybrid analog-digital prototype will leverage two key translational elements for filling the technology gaps: a lens-based front-end antenna for analog beamforming, and a digitally-driven multi-beam selection network that enables joint hardware-software optimization of transceiver complexity. In addition, personnel involved in this project, including graduate and undergraduate students and postdocs, will receive invaluable inter-disciplinary training and experience involving innovation, entrepreneurship, and technology translation through: prototype design, development, testing and demonstration; market analysis, business plan development, and evaluation and refinement of commercialization strategies; and interactions with other students and faculty involved in both the engineering and business aspects of technology development. The personnel involved in this project will also engage various potential partners, including large and small companies in the wireless industry, to get feedback on the project activities as well as to facilitate technology licensing, development, and eventual commercialization.
该PFI:空气技术翻译项目的重点是翻译一种新型的Multi-Antenna MIMO(多重输出多输出)无线收发器体系结构,以满足由智能手机和平板电脑等移动设备的扩散驱动的新兴无线应用程序的爆炸数据速率要求。新的连续孔径分阶段(CAP)-MIMO收发器体系结构非常重要,因为它代表了在30-300 GHz频段中运行的新兴毫米波(MMW)技术的全部潜力,在30-300 GHz频段中运行,以极大地提高了功率和光谱效率,在30-300 GHz频段中运行,与现有的系统相比,与现有的系统相比,这是一种可实现的。该项目将导致一个毫米波帽胶的原型。该Cap-Mimo原型具有以下独特的特征:混合模拟数字结构,用于空间多光束形成的模拟前端和多光束选择机制。与新兴毫米波无线技术市场基于阶段阵列原理相比,这些功能提供了几个优势,包括:多gabits/secend速度,前所未有的电子多光束转向和数据多路复用能力,以及可行的架构,以优化基础性能交易型固有的构建固有的Millimimimimimimimimimmimimimimmimimimimimimimimimmimimimimmimmimmimmimmimmimmimmimmimmimmiim w。 该项目解决了以下技术差距,因为它从研究发现转化为商业应用。电子多光束转向和数据多路复用能力对于在性能(功率和频谱效率)和功能(静态和移动环境中的点对点网络网络操作)方面,都在实现毫米波(MMW)MIMO系统的全部潜力至关重要。但是,MMW MIMO系统的现有方法?包括基于数字波束形成和基于分阶段阵列的多光束MIMO的传统设计?无法解决对技术翻译至关重要的基本性能复杂性权衡。 该项目中开发的Cap-Mimo原型将为关键的多光束转向和数据多路复用能力提供明确的证明,并有助于确定可行的技术翻译途径。混合模拟数字原型将利用两个关键的翻译元素来填补技术空白:基于镜头的前端天线用于模拟波束成形,以及一个数字驱动的多光束选择网络,该网络可实现联合软件软件的接收器复杂性的优化。 此外,参与该项目的人员,包括毕业生和本科生和博士后,将获得宝贵的跨学科培训和涉及创新,企业家精神和技术翻译的经验:原型设计,开发,测试,测试和演示;市场分析,商业计划开发以及商业化策略的评估和完善;以及与其他参与技术开发工程和业务方面涉及的学生和教师的互动。 参与该项目的人员还将与包括无线行业的大型和小型公司在内的各种潜在合作伙伴吸引有关项目活动的反馈以及促进技术许可,开发和最终商业化的反馈。

项目成果

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