II-New: TeraNova: An Integrated Testbed for True Terahertz Communications

II-新:TeraNova:真正太赫兹通信的集成测试平台

基本信息

  • 批准号:
    1730148
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 75万
  • 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:
    2017-10-01 至 2019-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Wireless data traffic has surged in recent years due to a change in the way society today creates, shares, and consumes information. Accompanying this change is an increasing demand for faster, more ubiquitous wireless communication networks. As a result, wireless Terabit-per-second (Tbps) links are expected to become a necessity within the next five to ten years. Terahertz (THz)-band (0.1 to 10 THz) communication is envisioned as a key technology to meet this demand. For many years, the lack of compact and efficient ways to generate and detect THz-band signals limited the feasibility of such communication systems. Ongoing advances in THz generation and detection schemes are making sources and detectors more readily available, but no platform currently exists to experimentally demonstrate wireless communication at true THz frequencies. The objective of this TeraNova project is to develop the first integrated testbed specific to ultra-broadband communication networks at true terahertz frequencies (i.e., 1 THz and above).The main components of the testbed are as follows. In transmission, a Schottky-diode-based frequency multiplier and amplifier is used to generate a THz carrier signal in the first absorption-defined transmission window above 1 THz, i.e., between 1 and 1.075 THz. A sub-harmonic mixer based on the same technology is used to modulate the THz carrier signal with the broadband signal to be transmitted, which is generated by means of a broadband arbitrary-waveform generator. The waveform generator has two parallel channels with an analog bandwidth of 32 Gigahertz (GHz) per channel and high sampling rate with 8-bit resolution. Each waveform can be defined allowing precise control of baseband signals. In reception, the same setup is used to down-convert the modulated THz signal and recover the transmitted symbols. The downconverted signal is displayed and stored, prior to demodulation and signal processing, by means of a high performance digital oscilloscope, which has up to 63 GHz of analog bandwidth for one channel or 33 GHz per channel with two channels. The described TeraNova testbed enables new CISE-related research opportunities, including development and validation of (i) accurate THz channel models, (ii) ultra-broadband modulation and demodulation techniques, and (iii) ultra-massive MIMO communication schemes, among others. In addition, the TeraNova testbed serves as a unique platform to test and benchmark novel plasmonic THz devices for communications.
近年来,由于当今社会创建、共享和消费信息的方式发生了变化,无线数据流量激增。伴随这一变化的是对更快、更普遍的无线通信网络的需求不断增长。因此,无线太比特每秒 (Tbps) 链路预计将在未来五到十年内成为必需品。太赫兹 (THz) 频段(0.1 至 10 THz)通信被认为是满足这一需求的关键技术。多年来,缺乏紧凑且有效的方法来生成和检测太赫兹波段信号限制了此类通信系统的可行性。太赫兹产生和检测方案的不断进步使源和探测器变得更加容易使用,但目前还没有平台可以通过实验演示真正太赫兹频率的无线通信。 TeraNova项目的目标是开发第一个专门针对真正太赫兹频率(即1 THz及以上)超宽带通信网络的集成测试台。该测试台的主要组件如下。在传输中,基于肖特基二极管的倍频器和放大器用于在高于 1 THz(即 1 至 1.075 THz)的第一吸收定义传输窗口中生成太赫兹载波信号。基于相同技术的分谐波混频器用于用宽带任意波形发生器产生的宽带信号来调制太赫兹载波信号。波形发生器具有两个并行通道,每通道模拟带宽为 32 GHz,采样率高,分辨率为 8 位。每个波形都可以定义,从而可以精确控制基带信号。在接收中,相同的设置用于对调制的太赫兹信号进行下变频并恢复传输的符号。在解调和信号处理之前,通过高性能数字示波器显示和存储下变频信号,该示波器的一个通道的模拟带宽高达 63 GHz,两个通道的模拟带宽为每通道 33 GHz。所描述的 TeraNova 测试台带来了新的 CISE 相关研究机会,包括开发和验证 (i) 准确的太赫兹信道模型、(ii) 超宽带调制和解调技术、以及 (iii) 超大规模 MIMO 通信方案等。此外,TeraNova 测试台还可以作为一个独特的平台来测试和基准测试用于通信的新型等离子体太赫兹设备。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hierarchical Bandwidth Modulation for Ultra-Broadband Terahertz Communications
超宽带太赫兹通信的分层带宽调制
Leveraging Antenna Side-Lobe Information for Expedited Neighbor Discovery in Directional Terahertz Communication Networks
利用天线旁瓣信息加快定向太赫兹通信网络中的邻居发现
Experimental Demonstration of Ultra-broadband Wireless Communications at True Terahertz Frequencies
真实太赫兹频率超宽带无线通信的实验演示
Ultra-Massive MIMO Channel Modeling for Graphene-Enabled Terahertz-Band Communications
用于石墨烯太赫兹频段通信的超大规模 MIMO 信道建模
TeraSim: An ns-3 extension to simulate Terahertz-band communication networks
TeraSim:模拟太赫兹频段通信网络的 ns-3 扩展
  • DOI:
    10.1016/j.nancom.2018.08.001
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Z. Hossain;Qing Xia;J. Jornet
  • 通讯作者:
    J. Jornet
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    2017
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    $ 75万
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知道了