NeTS: Small: Collaborative Research: BRICK: Breaking the I/O and Computation Bottlenecks in Massive MIMO Base Stations
NeTS:小型:协作研究:BRICK:突破大规模 MIMO 基站的 I/O 和计算瓶颈
基本信息
- 批准号:1717559
- 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:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-10-01 至 2023-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Massive multi-antenna (MIMO) wireless systems, in which the base-station is equipped with hundreds or thousands of antenna elements, will enable unprecedented data rates, cell coverage, and transmission reliability compared to that of existing cellular communication systems. The presence of hundreds or thousands of radio-frequency (RF) transceivers and antennas, however, results in excessively high internal data rates, which results in chip-interconnect and computation bottlenecks that prevent a straightforward deployment of this technology in practice. This project will develop new technologies that rely on decentralized signal processing at the base-station in order to avoid these bottlenecks, which leads to feasible and scalable solutions that enable base-station designs with thousands of antenna elements without sacrificing performance or reliability. In addition to enabling massive MIMO in practice, the project will advance future cellular networks through collaboration with the telecommunications industry, with the Argos massive MIMO testbed, and other network research testbeds. The project's broader impact on education and outreach will include multiple components, including (i) training a diverse group of students as part of a collaborative, multi-institutional research team in the areas of communication theory and circuit design, (ii) integrating outcomes of the work into undergraduate and graduate courses, and (iii) making research outcomes broadly available through public-domain software packages and open-education resources via OpenStax courseware.The project develops novel decentralized algorithms as well as very-large scale integration (VLSI) and general-purpose computing on graphics processing units (GPGPU) architectures based on antenna clustering and parallelization, for the uplink (users communicate to base-station) and the downlink (base-station communicates to users). The main idea of decentralized baseband processing is to divide the signal-processing workload at the base-station into multiple computing fabrics that are each connected to only a subset of RF transceivers and antennas. To reduce the chip-interconnect and computation bottlenecks the project investigates (i) optimization-based algorithms that exchange consensus information among the antenna clusters and (ii) message-passing-based algorithms that avoid such consensus exchange altogether. The most promising algorithm solutions will be implemented on field-programmable gate array and GPGPU clusters to assess the efficacy and limits of the developed solutions with real-world performance, hardware, and bandwidth constraints. The results of this analysis will provide guidelines that enable optimal massive MIMO base-station designs that use decentralized baseband processing.
与现有蜂窝通信系统相比,大规模多天线(MIMO)无线系统将使基站配备数百或数千个天线单元,从而实现前所未有的数据速率、小区覆盖和传输可靠性。然而,成百上千个射频(RF)收发器和天线的存在导致内部数据速率过高,这导致芯片互连和计算瓶颈,阻碍了该技术在实践中的直接部署。该项目将开发依赖于基站分散信号处理的新技术,以避免这些瓶颈,从而产生可行和可扩展的解决方案,使基站设计具有数千个天线单元,而不会牺牲性能或可靠性。除了在实践中实现大规模MIMO外,该项目还将通过与电信行业的合作,通过Argos大规模MIMO试验台和其他网络研究试验台来推进未来的蜂窝网络。该项目对教育和推广的更广泛影响将包括多个组成部分,包括(I)培训不同的学生群体,作为通信理论和电路设计领域合作的多机构研究团队的一部分,(Ii)将工作成果整合到本科生和研究生课程中,以及(Iii)通过OpenStAX课程通过公共领域软件包和开放教育资源广泛提供研究成果。该项目开发新的分散算法以及基于天线集群和并行的超大规模集成(VLSI)和通用图形处理单元(GPGPU)架构,对于上行链路(用户与基站通信)和下行链路(基站与用户通信)。分散基带处理的主要思想是将基站的信号处理工作划分为多个计算结构,每个计算结构仅连接到射频收发机和天线的一个子集。为了减少芯片互连和计算瓶颈,该项目研究了(I)在天线集群之间交换共识信息的基于优化的算法,以及(Ii)完全避免这种共识交换的基于消息传递的算法。最有希望的算法解决方案将在现场可编程门阵列和GPGPU集群上实施,以评估开发的解决方案在实际性能、硬件和带宽限制下的有效性和局限性。该分析的结果将为使用分散基带处理的最佳大规模MIMO基站设计提供指导。
项目成果
期刊论文数量(40)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
SMUL-FFT: A Streaming Multiplierless Fast Fourier Transform
SMUL-FFT:流式无乘法器快速傅立叶变换
- DOI:10.1109/tcsii.2021.3064238
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Mirfarshbafan, Seyed Hadi;Taner, Sueda;Studer, Christoph
- 通讯作者:Studer, Christoph
Mismatched Data Detection in Massive MU-MIMO
大规模 MU-MIMO 中的不匹配数据检测
- DOI:10.1109/tsp.2021.3121634
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:5.4
- 作者:Jeon, Charles;Maleki, Arian;Studer, Christoph
- 通讯作者:Studer, Christoph
Design Trade-offs for Decentralized Baseband Processing in Massive MU-MIMO Systems
大规模 MU-MIMO 系统中分散式基带处理的设计权衡
- DOI:10.1109/ieeeconf44664.2019.9048727
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Li, Kaipeng;McNaney, James;Tarver, Chance;Castaneda, Oscar;Jeon, Charles;Cavallaro, Joseph R.;Studer, Christoph
- 通讯作者:Studer, Christoph
The Impact of SAR-ADC Mismatch on Quantized Massive MU-MIMO Systems
SAR-ADC 失配对量化大规模 MU-MIMO 系统的影响
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:J. Guichemerre;C. Studer
- 通讯作者:C. Studer
A 283 pJ/b 240 Mb/s Floating-Point Baseband Accelerator for Massive MU-MIMO in 22FDX
用于 22FDX 中大规模 MU-MIMO 的 283 pJ/b 240 Mb/s 浮点基带加速器
- DOI:10.1109/esscirc55480.2022.9911311
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Castaieda, Oscar;Benini, Luca;Studer, Christoph
- 通讯作者:Studer, Christoph
{{
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 }}
Christoph Studer其他文献
Optimal ranking of test items using the Rasch model
使用 Rasch 模型对测试项目进行优化排序
- DOI:
10.1109/allerton.2016.7852268 - 发表时间:
2016 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Divyanshu Vats;Andrew S. Lan;Christoph Studer;Richard Baraniuk - 通讯作者:
Richard Baraniuk
Joint Sparse Factor Analysis and Topic Modeling for Learning Analytics ( Poster )
用于学习分析的联合稀疏因子分析和主题建模(海报)
- DOI:
- 发表时间:
2012 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Andrew S. Lan;Andrew E. Waters;Christoph Studer;Richard Baraniuk - 通讯作者:
Richard Baraniuk
Nonlinear Phase-Quantized Constant-Envelope Precoding for Massive MU-MIMO-OFDM
大规模 MU-MIMO-OFDM 的非线性相位量化恒定包络预编码
- DOI:
- 发表时间:
2017 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Sven Jacobsson;Oscar Castañeda;Charles Jeon;G. Durisi;Christoph Studer - 通讯作者:
Christoph Studer
PAR-aware multi-user precoder for the large-scale MIMO-OFDM downlink
用于大规模 MIMO-OFDM 下行链路的 PAR 感知多用户预编码器
- DOI:
10.1109/iswcs.2012.6328479 - 发表时间:
2012 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Christoph Studer;E. Larsson - 通讯作者:
E. Larsson
Tail behavior of sphere-decoding complexity in random lattices
随机格中球体解码复杂度的尾部行为
- DOI:
10.1109/isit.2009.5205679 - 发表时间:
2009 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
D. Seethaler;J. Jaldén;Christoph Studer;H. Bölcskei - 通讯作者:
H. Bölcskei
Christoph Studer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 }}
{{ truncateString('Christoph Studer', 18)}}的其他基金
SpecEES: Spatio-Spectral Sensing with Wideband Feature Extraction Arrays
SpecEES:利用宽带特征提取阵列进行空间光谱传感
- 批准号:
1824379 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Hardware Accelerated Bayesian Inference via Approximate Message Passing: A Bottom-Up Approach
职业:通过近似消息传递进行硬件加速贝叶斯推理:自下而上的方法
- 批准号:
1652065 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
AitF: EXPL: Collaborative Research: Approximate Discrete Programming for Real-Time Systems
AitF:EXPL:协作研究:实时系统的近似离散编程
- 批准号:
1535897 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: BAMM: Baseband Accelerators for Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Technology
合作研究:BAMM:大规模多输入多输出 (MIMO) 技术的基带加速器
- 批准号:
1408006 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
- 批准号:n/a
- 批准年份:2022
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
- 批准号:32000033
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
- 批准号:31972324
- 批准年份:2019
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
- 批准号:81900988
- 批准年份:2019
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
- 批准号:31870821
- 批准年份:2018
- 资助金额:56.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
- 批准号:31802058
- 批准年份:2018
- 资助金额:26.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
- 批准号:31772128
- 批准年份:2017
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
- 批准号:81704176
- 批准年份:2017
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
- 批准号:91640114
- 批准年份:2016
- 资助金额:85.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
相似海外基金
Collaborative Research: NeTS: Small: A Privacy-Aware Human-Centered QoE Assessment Framework for Immersive Videos
协作研究:NetS:小型:一种具有隐私意识、以人为本的沉浸式视频 QoE 评估框架
- 批准号:
2343619 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NeTS: Small: A Privacy-Aware Human-Centered QoE Assessment Framework for Immersive Videos
协作研究:NetS:小型:一种具有隐私意识、以人为本的沉浸式视频 QoE 评估框架
- 批准号:
2343618 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NeTS: Small: Digital Network Twins: Mapping Next Generation Wireless into Digital Reality
合作研究:NeTS:小型:数字网络双胞胎:将下一代无线映射到数字现实
- 批准号:
2312138 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NeTS: Small: Digital Network Twins: Mapping Next Generation Wireless into Digital Reality
合作研究:NeTS:小型:数字网络双胞胎:将下一代无线映射到数字现实
- 批准号:
2312139 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NeTS: Small: Reliable Task Offloading in Mobile Autonomous Systems Through Semantic MU-MIMO Control
合作研究:NeTS:小型:通过语义 MU-MIMO 控制实现移动自治系统中的可靠任务卸载
- 批准号:
2134973 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Towards Adaptive and Efficient Wireless Computing Networks
NeTS:小型:协作研究:迈向自适应且高效的无线计算网络
- 批准号:
2152657 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NeTS: Small: Reliable Task Offloading in Mobile Autonomous Systems Through Semantic MU-MIMO Control
合作研究:NeTS:小型:通过语义 MU-MIMO 控制实现移动自治系统中的可靠任务卸载
- 批准号:
2134567 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Cooperative Interference-Embracing Communication in Multi-Hop Wireless Networks
NeTS:小型:协作研究:多跳无线网络中的协作抗干扰通信
- 批准号:
2113618 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Caching and Coding for Media Delivery in Next Generation Wireless Networks
NeTS:小型:协作研究:下一代无线网络中媒体传输的缓存和编码
- 批准号:
2031047 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Measurement and Modeling of Industrial Control Networks
NeTS:小型:协作研究:工业控制网络的测量和建模
- 批准号:
1929406 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant