CNS Core: Small: Collaborative Research: Many-Antenna Full-Duplex for Mobile and Multihop Topologies

CNS 核心:小型:协作研究:用于移动和多跳拓扑的多天线全双工

基本信息

  • 批准号:
    1909381
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-10-01 至 2023-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The dramatic growth in the number of smart devices (e.g., smartphones, connected vehicles, and wearables) and the resulting exponential growth in mobile data traffic has increased the need for higher capacity wireless networks. Thus, the wireless research community is searching for technologies to use the available spectrum more efficiently. One prominent approach to increase spectral efficiency is to use more antennas on wireless devices and allow them to operate in full-duplex mode. However, as the number of antennas increases, wireless communication becomes directional, which makes it harder to support mobile devices. Full-duplex communication also increases interference, which necessitates design of new algorithms to manage interference. The goal of this project is to develop theoretical and practical methods to maintain full-duplex spectral efficiency gains in multihop topologies of mobile devices with multiple antennas. The findings from this project will be integrated into wireless networking courses across multiple universities. The project team will work closely with their industry partners to transfer the results of their research to industry. The researchers will involve both undergraduate and underrepresented populations in their research to encourage them to enter science and engineering fields. The proposed work has three main objectives: (i) Self-Interference Cancellation. The project team will derive new self-interference cancellation techniques to enable full-duplex in many-antenna wireless systems. (ii) Mobility Support. The project team will design new beam tracking technologies to better support mobile users. The algorithms will be augmented with contextual awareness to reduce tracking overhead and increase users' quality of service. (iii) Multihop Spectral Efficiency: The project team will develop joint beamforming, scheduling, and routing algorithms to manage interference and maintain full-duplex spectral efficiency gains in a network of many-antenna full-duplex nodes with single or multihop traffic flows. Each research thrust will result in new theorems, algorithms, and protocols. These theoretical aspects will be evaluated through simulations and experimentation on programmable wireless hardware to characterize the end-to-end system benefits in a variety of real-world settings.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.
智能设备(例如智能手机、联网车辆和可穿戴设备)数量的急剧增长以及由此带来的移动数据流量的指数级增长增加了对更高容量无线网络的需求。因此,无线研究界正在寻找更有效地使用可用频谱的技术。提高频谱效率的一种重要方法是在无线设备上使用更多天线并允许它们在全双工模式下运行。然而,随着天线数量的增加,无线通信变得有方向性,这使得支持移动设备变得更加困难。全双工通信也会增加干扰,因此需要设计新的算法来管理干扰。该项目的目标是开发理论和实践方法,以在具有多个天线的移动设备的多跳拓扑中保持全双工频谱效率增益。该项目的研究结果将被整合到多所大学的无线网络课程中。项目团队将与行业合作伙伴密切合作,将研究成果转化为行业。研究人员将让本科生和代表性不足的人群参与他们的研究,以鼓励他们进入科学和工程领域。拟议的工作有三个主要目标:(i)自干扰消除。项目团队将开发新的自干扰消除技术,以实现多天线无线系统的全双工。 (ii) 移动支持。项目团队将设计新的光束跟踪技术,以更好地支持移动用户。这些算法将通过上下文感知得到增强,以减少跟踪开销并提高用户的服务质量。 (iii) 多跳频谱效率:项目团队将开发联合波束成形、调度和路由算法,以在具有单跳或多跳流量的多天线全双工节点网络中管理干扰并保持全双工频谱效率增益。每个研究重点都会产生新的定理、算法和协议。这些理论方面将通过可编程无线硬件上的模拟和实验进行评估,以表征各种现实环境中的端到端系统优势。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(7)
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 Experiment-Based Comparison between Fully Digital and Hybrid Beamforming Radio Architectures for Many-Antenna Full-Duplex Wireless Communication
用于多天线全双工无线通信的全数字和混合波束成形无线电架构的基于实验的比较
  • DOI:
    10.3390/electronics11010059
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Megson, Gavin;Gupta, Sabyasachi;Hashir, Syed Muhammad;Aryafar, Ehsan;Camp, Joseph
  • 通讯作者:
    Camp, Joseph
Multi-Band Full Duplex MAC Protocol (MB-FDMAC)
多频段全双工 MAC 协议 (MB-FDMAC)
Many-Antenna Full-Duplex with Fully Digital and Hybrid Beamforming Radios
具有全数字和混合波束成形无线电的多天线全双工
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使用多目标优化实现基于无人机的全双工多用户通信网络的速率最大化
  • DOI:
    10.3390/electronics11030401
  • 发表时间:
    2022-01-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Syed Muhammad Hashir;Sabyasachi Gupta;Gavin Megson;Ehsan Aryafar;J. Camp
  • 通讯作者:
    J. Camp
Direction Estimation in 3D Outdoor Air–Air Wireless Channels through Machine Learning
通过机器学习进行 3D 室外空气 - 空气无线信道的方向估计
  • DOI:
    10.3390/s23239524
  • 发表时间:
    2023-11-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Syed MH;Singh M;Camp J
  • 通讯作者:
    Camp J
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  • 作者:
    S. Dangoudoubiyam;Jamie K Norris;Sivaranjani Namasivayam;Rodrigo de Paula Baptista;Naila Cannes do Nascimento;Joseph Camp;Christopher L Schardl;Jessica C Kissinger;Daniel K Howe
  • 通讯作者:
    Daniel K Howe
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    $ 25万
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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知道了