MRI: Acquisition of a 4-40 GHz VNA-Based Material and Channel Sounder for Wireless Communications and Radar Research

MRI:采购基于 4-40 GHz VNA 的材料和通道探测仪,用于无线通信和雷达研究

基本信息

  • 批准号:
    1725970
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-15 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

AbstractNontechnicalCurrent wireless systems, such as WiFi and 4G cellular networks, operate at microwave frequencies below 6 GHz. Since transfer speeds in this limited spectrum are typically only 10s of megabits-per-second, an important aim of 5G is the development of gigabit-per-second wireless networks providing speeds more similar to wired networks. Recently, intense research has demonstrated that gigabit wireless is possible by exploiting millimeter-wave bands at 60 GHz and above, yet at those frequencies signal losses from obstacles are prohibitive and the cost of semiconductor devices is currently high. This project proposes acquisition of a channel measurement instrument allowing detailed study of the 10-40 GHz frequency range (the Ku-Ka bands), likely providing the needed bandwidth increase for gigabit wireless, but without some drawbacks present above 60 GHz. To date, the Ku-Ka bands have received little attention, and detailed information on signal transmission in the presence of common building materials in Ku-Ka is not openly available. Measurements performed with the proposed instrumentation will correct this situation, resulting in an open database of building materials for the Ku-Ka bands. This database is expected to have immense value to industry and academia in the assessment and planning of wireless networks operating in the 10-40 GHz range, supporting the development of practical gigabit wireless networks and devices. The instrument will also support new experiments in multiple-antenna communications, radar, and remote sensing. The instrument will find extensive use in undergraduate teaching and research, exposing approximately 80 students per year to state-of-the-art equipment and techniques. Availability of the instrumentation to other institutions within the Lehigh Valley at no cost will provide opportunities for new collaborative research.TechnicalTo support detailed characterization of the Ku-Ka bands for 5G networks and beyond, this project proposes the acquisition of a 4-40 GHz channel sounder consisting of a high dynamic range vector network analyzer, where two of the ports may be optically remoted up to 150m. Further, switches at the ports accommodate up to 8 antennas per port for multiple-input multiple-output (MIMO) propagation studies. This instrumentation enables a comprehensive database of building material properties, such as permittivity, conductivity, and rough surface and random volume parameters, to be developed for the Ku-Ka bands, which is expected to be extremely important for wireless networks in 5G and beyond. In-situ measurement of building materials at several sites on and off campus will allow the database to include not only mean values, but also statistical variation of properties. Employing the extracted properties in detailed ray-tracing simulations will reveal which bands are most suitable as a replacement for currently used wireless bands, and will allow the true necessity and/or benefits of beamforming, MIMO transmission, and massive MIMO to be quantified. The capability of the system to support direct MIMO measurement of 8x8 channels at up to four nodes will allow the underlying accuracy of the extracted material properties to be assessed. Given the flexibility of the system, new experimentation in MIMO communications, MIMO radar, and sensing from unmanned aircraft systems (UAS) will help advance the state-of-the-art in those areas.
摘要非技术当前无线系统(例如 WiFi 和 4G 蜂窝网络)在低于 6 GHz 的微波频率下运行。 由于在有限频谱中的传输速度通常仅为每秒 10 兆比特,因此 5G 的一个重要目标是开发每秒千兆比特的无线网络,提供与有线网络更相似的速度。 最近,深入的研究表明,通过利用 60 GHz 及以上的毫米波频段可以实现千兆位无线,但在这些频率下,障碍物造成的信号损失令人望而却步,而且目前半导体器件的成本也很高。 该项目建议购买一种信道测量仪器,可以详细研究 10-40 GHz 频率范围(Ku-Ka 频段),可能为千兆位无线提供所需的带宽增加,但不会出现 60 GHz 以上的一些缺点。 迄今为止,Ku-Ka 频段很少受到关注,并且关于 Ku-Ka 中常见建筑材料存在的信号传输的详细信息尚未公开。 使用所提议的仪器进行的测量将纠正这种情况,从而形成 Ku-Ka 频段建筑材料的开放数据库。 该数据库预计将在评估和规划 10-40 GHz 范围内运行的无线网络方面对工业界和学术界具有巨大价值,支持实用的千兆位无线网络和设备的开发。该仪器还将支持多天线通信、雷达和遥感方面的新实验。该仪器将广泛用于本科教学和研究,每年让大约 80 名学生接触到最先进的设备和技术。 利哈伊谷内的其他机构免费使用这些仪器将为新的合作研究提供机会。技术为了支持 5G 网络及更高版本的 Ku-Ka 频段的详细表征,该项目建议采购一个 4-40 GHz 信道发声器由高动态范围矢量网络分析仪组成,其中两个端口的光学远程距离可达 150m。 此外,端口处的开关每个端口最多可容纳 8 个天线,用于多输入多输出 (MIMO) 传播研究。 该仪器能够为 Ku-Ka 频段开发建筑材料特性的综合数据库,例如介电常数、电导率、粗糙表面和随机体积参数,预计这对于 5G 及更高版本的无线网络极为重要。 对校园内外多个地点的建筑材料进行现场测量将使数据库不仅包含平均值,还包含属性的统计变化。 在详细的光线追踪模拟中使用提取的属性将揭示哪些频段最适合替代当前使用的无线频段,并且可以量化波束成形、MIMO 传输和大规模 MIMO 的真正必要性和/或优势。 该系统支持在最多四个节点上对 8x8 通道进行直接 MIMO 测量,从而能够评估所提取材料属性的基本准确性。 鉴于系统的灵活性,MIMO 通信、MIMO 雷达和无人机系统 (UAS) 传感方面的新实验将有助于推进这些领域的最先进技术。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
4–40 GHz Transmission Measurement of Indoor Building Materials at Normal Incidence
法向入射下室内建筑材料的 4–40 GHz 传输测量
Switched-Antenna Low-Frequency (LF) Radio-Frequency Identification (RFID) for Ornithology
适用于鸟类学的开关天线低频 (LF) 射频识别 (RFID)
  • DOI:
    10.1109/jrfid.2020.2971534
  • 发表时间:
    2020-02-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    J. Wallace;Leah C. Diamantides;Kwanho C Ki;Michael W. Butler
  • 通讯作者:
    Michael W. Butler
4-40 GHz Permittivity Measurements of Indoor Building Materials
室内建筑材料的 4-40 GHz 介电常数测量
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jon Wallace其他文献

Modeling of Abnormal Fluid Pressure in Unconventional Plays Due to Uplift
隆起导致的非常规油气藏中异常流体压力的建模
  • DOI:
    10.1190/urtec2013-259
  • 发表时间:
    2013-08-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    X. Xia;Jon Wallace;L. Du
  • 通讯作者:
    L. Du
Sour Service Pit Growth Predictions of Carbon Steel using Extreme Value Statistics
使用极值统计预测碳钢的酸性服务坑增长
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jon Wallace;R. Reddy;Dylan V. Pugh;J. Pacheco
  • 通讯作者:
    J. Pacheco
Self Contained Relative Localization with a Low-Cost Multi-Robot System
使用低成本多机器人系统进行独立相对定位
  • DOI:
    10.2316/p.2013.793-052
  • 发表时间:
    2018-11-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    I. Miller;Jon Wallace
  • 通讯作者:
    Jon Wallace
Imbibition and Water Blockage In Unconventional Reservoirs: Well-Management Implications During Flowback and Early Production
非常规油藏的渗吸和水堵塞:返排和早期生产期间的井管理意义
  • DOI:
    10.2118/167698-pa
  • 发表时间:
    2014-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    A. Bertoncello;Jon Wallace;C. Blyton;M. Honarpour;S. Kabir
  • 通讯作者:
    S. Kabir
Stimulated Reservoir Volume: A Misapplied Concept?
增产储层体积:一个被误用的概念?

Jon Wallace的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

脚手架蛋白RanBP9通过调控细胞周期停滞和获得SASP介导应激性衰老促进AKI向CKD转化的作用及机制
  • 批准号:
    82300777
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SIRT3-SOD2-mtROS信号轴调控骨骼肌自噬在脓毒症相关获得性肌无力中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82360382
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
靶向DCLK1抑制Gas6/Axl通路激活CD8+T细胞治疗肺腺癌奥希替尼获得性耐药
  • 批准号:
    82303649
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于GPX4/Arg-1/TGF-β1轴探索三七总皂苷调控M2巨噬细胞铁死亡抑制获得性异位骨化的机制及量效关系研究
  • 批准号:
    82305273
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
KRAS(G12D)抑制剂在胰腺癌中获得性耐药的机制研究
  • 批准号:
    82373331
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Urgent Acquisition of a Second-Hand 40 GHz Source for Nanoelectronics Experiments
紧急采购二手 40 GHz 源用于纳米电子学实验
  • 批准号:
    437742-2013
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 16.95万
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
Urgent Acquisition of a Second-Hand 40 GHz Source for Nanoelectronics Experiments
紧急采购二手 40 GHz 源用于纳米电子学实验
  • 批准号:
    437742-2013
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 16.95万
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
VivaCT 40 Scanner
VivaCT 40 扫描仪
  • 批准号:
    8052441
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 16.95万
  • 项目类别:
MRI: Acquisition of a 40-core Linux cluster for oceanographic research at Earth & Space Research
MRI:采购 40 核 Linux 集群用于地球海洋学研究
  • 批准号:
    0722644
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 16.95万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Acquisition of a Gammacell 40 Irradiator
购买 Gammacell 40 辐照器
  • 批准号:
    8219452
  • 财政年份:
    1983
  • 资助金额:
    $ 16.95万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了