CCRI: ENS: Enhancing a Millimeter-Wave Massive MIMO Platform to Support the 5G V2X Networking and Automotive Sensing Research Community
CCRI:ENS:增强毫米波大规模 MIMO 平台以支持 5G V2X 网络和汽车传感研究社区
基本信息
- 批准号:1925767
- 负责人:
- 金额:$ 200万
- 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 2024-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This proposal aims to develop an open-source platform called M3 to facilitate research in 5G vehicular networking and automotive sensing. M3 enables experimental research on millimeter-wave (mmWave) technologies--the cornerstone for 5G wireless communication and automotive radar sensing. mmWave radio/radar electronically steerable directional beams, generated by large antenna arrays, as communication/sensing medium. Programmability is critical for mmWave experimental research, especially in real-time vehicular networking/sensing. Yet, to date, programmable mmWave devices are either too costly, or lack a reasonably-sized antenna array which is critical for real-time beam-steering operations. M3 will fill this gap with a low-cost software radio/radar featuring a large antenna array. By designing a novel radio/radar architecture, M3 brings the per-node cost down by an order of magnitude, and increases the phased-array size by an order of magnitude, compared with the state-of-the-art. The research team will deploy an open-access experimental testbed on the UCSD campus comprised of the M3 radios/radars. The researchers will also bring M3 to the broader research community, through online Q&A forum, hands-on workshops/tutorials, remote access, and hardware loans/replication services. This proposal aims to develop a programmable open-source massive Multiple-Input/Multiple-Output (MIMO) millimeter-wave (mmWave) platform called M3 to facilitate experimental research in 5G vehicular networking and automotive sensing. The project comprises three major research thrusts: (i) Develop software/firmware to enable a partially programmable 802.11ad mmWave radio with 288-element phased-array, allowing users to reconfigure the codebook entries and beam patterns, and access real-time per-beam channel state information (CSI). (ii) Develop a mmWave massive MIMO software-radio, comprising 4 radio frequency (RF) chains and 144 antenna elements in total. The software radio will integrate the OpenAirInterface 5G physical layer and core network stack. (iii) Develop a programmable MIMO mmWave phased-array radar, with 4 RF chains and 144 antenna elements, used for exploring high-resolution automotive sensing. M3's cost is an order of magnitude lower compared with the state-of-the-art mmWave software-radio, but its phased-array is an order of magnitude higher. The surprisingly low cost is attributed to a novel radio architecture design, which repurposes a commodity phased-array antenna as a programmable phased-array. This project will bring M3 to the broader research community through hands-on workshops/tutorials, and provide user services including hardware loans, replication, and restricted remote access to a testbed comprised of M3 radios.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.
该提案旨在开发一个名为 M3 的开源平台,以促进 5G 车载网络和汽车传感方面的研究。 M3 支持毫米波 (mmWave) 技术的实验研究,毫米波技术是 5G 无线通信和汽车雷达传感的基石。 毫米波无线电/雷达电子可控定向波束,由大型天线阵列生成,作为通信/传感介质。 可编程性对于毫米波实验研究至关重要,尤其是在实时车辆网络/传感领域。然而,迄今为止,可编程毫米波设备要么成本太高,要么缺乏对于实时波束控制操作至关重要的合理尺寸的天线阵列。 M3 将通过具有大型天线阵列的低成本软件无线电/雷达来填补这一空白。 通过设计新颖的无线电/雷达架构,与最先进的技术相比,M3 将每个节点的成本降低了一个数量级,并将相控阵尺寸增加了一个数量级。 研究团队将在 UCSD 校园部署一个由 M3 无线电/雷达组成的开放式实验测试台。研究人员还将通过在线问答论坛、实践研讨会/教程、远程访问和硬件借用/复制服务,将 M3 引入更广泛的研究社区。该提案旨在开发一种名为 M3 的可编程开源大规模多输入/多输出 (MIMO) 毫米波 (mmWave) 平台,以促进 5G 车载网络和汽车传感的实验研究。该项目包括三个主要研究方向:(i) 开发软件/固件,以实现具有 288 元件相控阵的部分可编程 802.11ad 毫米波无线电,允许用户重新配置码本条目和波束方向图,并访问实时数据波束信道状态信息(CSI)。 (ii) 开发毫米波大规模 MIMO 软件无线电,总共包括 4 个射频 (RF) 链和 144 个天线元件。软件无线电将集成 OpenAirInterface 5G 物理层和核心网络堆栈。 (iii) 开发可编程 MIMO 毫米波相控阵雷达,具有 4 个射频链和 144 个天线元件,用于探索高分辨率汽车传感。 与最先进的毫米波软件无线电相比,M3 的成本低一个数量级,但其相控阵却高一个数量级。 令人惊讶的低成本归功于新颖的无线电架构设计,该设计将商用相控阵天线重新用作可编程相控阵。 该项目将通过实践研讨会/教程将 M3 引入更广泛的研究社区,并提供用户服务,包括硬件借用、复制和对由 M3 无线电组成的测试台的有限远程访问。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被视为值得通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。
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)
SaTCP: Link-Layer Informed TCP Adaptation for Highly Dynamic LEO Satellite Networks
SaTCP:高动态 LEO 卫星网络的链路层通知 TCP 适配
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- 发表时间:2023-05
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Cao, Xuyang;Zhang, Xinyu
- 通讯作者:Zhang, Xinyu
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- 发表时间:2021-06
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Qian, Kun;Zhu, Shilin;Zhang, Xinyu;Li, Erran Li
- 通讯作者:Li, Erran Li
Demystifying millimeter-wave V2X: towards robust and efficient directional connectivity under high mobility
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- DOI:10.1145/3372224.3419208
- 发表时间:2020-09-18
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Song Wang;Jingqi Huang;Xinyu Zhang
- 通讯作者:Xinyu Zhang
Mosaic: leveraging diverse reflector geometries for omnidirectional around-corner automotive radar
Mosaic:利用不同的反射器几何形状实现全向拐角汽车雷达
- DOI:10.1145/3498361.3538944
- 发表时间:2022-06-27
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Timothy Woodford;Xinyu Zhang;Eugene Chai;K. Sundaresan
- 通讯作者:K. Sundaresan
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使用毫米波雷达生成 3D 点云
- DOI:10.1145/3432221
- 发表时间:2020-12-17
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kun Qian;Zhaoyuan He;Xinyu Zhang
- 通讯作者:Xinyu Zhang
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