CRI: II-New: Mobile Millimeter-Wave MIMO Network Based on CMU Chipscale Beamformers

CRI:II-新:基于 CMU 芯片级波束形成器的移动毫米波 MIMO 网络

基本信息

  • 批准号:
    1823235
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 96.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-10-01 至 2023-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Current "4G" wireless networks will not be able to support the projected mobile internet traffic, which is projected to grow to 66,000 petabytes (PB) per month in 2022, up from 94 PB/month in 2010 - a growth rate of 72% per year. The key to meeting such demand lies in: (1) the exploitation of new millimeter-wave (mmWave) spectrum above 30 Gigahertz (GHz), and (2) the development of new hardware and algorithms that enable mmWave communication. However, mmWave communication networks are in their infancy, with emerging 5G networks expected to support first generation concepts. Researchers are already looking beyond 5G, and accordingly, there is intense ongoing research in developing fundamental technologies and algorithms for future mmWave networks. Unfortunately, experimental validation and experiment-driven discovery has been largely lacking due to the unavailability of hardware technologies, compounded by high costs that can be supported only by large companies. The proposed project seeks to build new institutional infrastructure that can enable advanced wireless networking experimentation in the mmWave frequency bands. The resulting testbed will provide experimentation tools and seed research for the hardware, physical and network communication communities, and for systems researchers who focus on localization, autonomous driving, indoor navigation, assistive devices for the visually impaired etc. This project will offer opportunities for undergraduate and graduate education, both during the development of the infrastructure, and during its actual use. In addition, students will develop skills in chip implementation, printed circuit board design and fabrication, laboratory characterization skills, using software-defined radios, field-programmable gate array programming skills, all of which are extremely valuable for a career in the technology industry.This project aims to develop a first-of-its-kind mmWave multiple-input-multiple-output (MIMO) capable network testbed comprising base stations and mobile user modules spanning indoor and outdoor spaces. Testbed development will be led by a two-investigator team combining expertise in mmWave chip/system design with expertise in cross-layer design and implementation of wireless networks. Since commercial mmWave hardware (especially with advanced features) will not be widely available for the foreseeable future, the proposed infrastructure will leverage the principal investigator's previous NSF-funded research that has resulted in the design and prototype demonstration of advanced mmWave radio chips which feature unprecedented levels of integration, energy-efficiency, reconfigurability and programmability. The proposed project is structured to operationalize a small-scale link/network in the early part of the second year, and scaling up in complexity and network density in the second and third years.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
当前的“4G”无线网络将无法支持预计的移动互联网流量,预计到 2022 年,移动互联网流量将从 2010 年的每月 94 PB 增长到每月 66,000 PB,增长率为 72%。年。满足这种需求的关键在于:(1)开发30吉赫(GHz)以上的新毫米波(mmWave)频谱,(2)开发支持毫米波通信的新硬件和算法。然而,毫米波通信网络仍处于起步阶段,新兴的 5G 网络预计将支持第一代概念。研究人员已经将目光投向 5G 以外的领域,因此,正在开展大量研究来开发未来毫米波网络的基础技术和算法。不幸的是,由于硬件技术的不可用,加上只有大公司才能支持的高成本,实验验证和实验驱动的发现在很大程度上缺乏。拟议的项目旨在建立新的机构基础设施,以便能够在毫米波频段进行先进的无线网络实验。由此产生的测试平台将为硬件、物理和网络通信社区以及专注于定位、自动驾驶、室内导航、视障辅助设备等领域的系统研究人员提供实验工具和种子研究。该项目将为本科生提供机会和研究生教育,无论是在基础设施的开发过程中还是在其实际使用过程中。此外,学生还将培养芯片实现、印刷电路板设计和制造、实验室表征技能、使用软件定义无线电、现场可编程门阵列编程技能等技能,所有这些对于技术行业的职业生涯都非常有价值。该项目旨在开发首个具有毫米波多输入多输出 (MIMO) 功能的网络测试台,其中包括跨越室内和室外空间的基站和移动用户模块。测试台开发将由两名研究人员团队领导,该团队将毫米波芯片/系统设计方面的专业知识与无线网络跨层设计和实施方面的专业知识相结合。由于商用毫米波硬件(尤其是具有先进功能的硬件)在可预见的未来不会广泛使用,因此拟议的基础设施将利用首席研究员之前由 NSF 资助的研究,该研究已导致先进毫米波无线电芯片的设计和原型演示,该芯片具有前所未有的功能集成度、能源效率、可重构性和可编程性。拟议项目的结构是在第二年年初运营一个小规模链路/网络,并在第二年和第三年扩大复杂性和网络密度。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为是值得的通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估来提供支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An Efficient Meta-Reinforcement Learning Approach for Circuit Linearity Calibration via Style Injection
通过样式注入进行电路线性校准的高效元强化学习方法
Power-Efficient Design Techniques for mm-Wave Hybrid/Digital FDD/Full-Duplex MIMO Transceivers
毫米波混合/数字 FDD/全双工 MIMO 收发器的节能设计技术
  • DOI:
    10.1109/jssc.2020.2987691
  • 发表时间:
    2020-05-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Susnata Mondal;J. Paramesh
  • 通讯作者:
    J. Paramesh
Millimeter-wave full duplex radios
毫米波全双工无线电
Proceedings of MOBICOM 2021
MOBICOM 2021 会议论文集
Dual-Band, Two-Layer Millimeter-Wave Transceiver for Hybrid MIMO Systems
适用于混合 MIMO 系统的双频段、两层毫米波收发器
  • DOI:
    10.1109/jssc.2021.3110520
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Mondal, Susnata;Carley, Larry Richard;Paramesh, Jeyanandh
  • 通讯作者:
    Paramesh, Jeyanandh
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