GBSense: GHz Bandwidth Sensing from Smart Antennas to Sub-Nyquist Signal Processing

GBSense:从智能天线到亚奈奎斯特信号处理的 GHz 带宽感测

基本信息

  • 批准号:
    EP/R00711X/2
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 89.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Fellowship
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Data rate for exchanging mobile information among people, machines and things has been exponentially increasing over the past decade. These data rates are empirically linked to radio spectrum availability. The exorbitant auction prices, e.g., £2.3 Billion for 4G spectrum in the UK, highlights the strength of the competitive market forces but also the scarcity of this precious resource. Driven by the scarcity of spectrum, the UK communications regulator (Ofcom) has made an innovative licence-exempt spectrum sharing on the ultra-high frequency (UHF) TV bands in January 2016, which is the first of its kind worldwide. These spectra of 320MHz bandwidth have enabled the transition from research on cognitive radio theory into practical applications. Furthermore, the millimetre-wave (mm-wave) spectrum on 28GHz, 39GHz, 60GHz with at least 1GHz bandwidth are being considered to be further unitised to cope with high data rate wireless applications and services demanded by users. The satellite and radar applications are co-existing in these mm-wave spectra, and thus any licence-exempt use of this spectra must first ascertain that the spectra to be used is not already in use by the so called "primary users". Therefore, sensing from several hundreds of MHz bandwidth in UHF to GHz bandwidth in mm-wave to gain a clear access to these spectra is critical, while resulting in formidable and complex challenge on the Nyquist-rate analog-to-digital sampling.This fellowship project proposes a new approach to design GHz bandwidth sensing (GBSense) systems to overcome the bottleneck of Nyquist-rate sampling by developing sub-Nyquist sampling algorithms and repurposing the existing expertise of smart antennas and reconfigurable transmission lines. The GBSense offers new creative and implementable possibilities over a framework of real-time experimental platform without requiring Nyquist-rate sampling. The GBSense gives users access to a flexible hardware platform and application software that enables real-time over the air GHz bandwidth signal sensing, analysis and communication at both sub-6GHz and mm-wave frequency bands. It will also interface with a low-cost computing unit, e.g., Raspberry PI, where sub-Nyquist algorithms are hosted, for enabling better human-computer interaction and advance the current knowledge in sub-Nyquist sampling theory and bring a new set of challenges to both software and hardware engineers. Results will be disseminated to both software and hardware academic researchers, industry and the public through workshops, change-led competitions, open-source plans and outreach activities.
在过去十年中,人、机器和事物之间交换移动的信息的数据速率呈指数级增长。这些数据速率在经验上与无线电频谱可用性相关。过高的拍卖价格,例如,英国4G频谱的23亿英镑,凸显了竞争市场力量的强大,但也凸显了这一宝贵资源的稀缺性。在频谱稀缺的推动下,英国通信监管机构(Ofcom)于2016年1月对超高频(UHF)电视频段进行了创新的免许可频谱共享,这是全球首个此类频谱共享。这些320MHz带宽的频谱使认知无线电理论研究能够过渡到实际应用。此外,28GHz、39GHz、60GHz上的毫米波(mm波)频谱(带宽至少为1GHz)正在考虑进一步单元化,以科普用户所需的高数据速率无线应用和服务。卫星和雷达应用在这些毫米波频谱中共存,因此,对这种频谱的任何许可证豁免使用必须首先确定所使用的频谱尚未被所谓的“主要用户”使用。因此,从UHF中的数百MHz带宽到mm波中的GHz带宽进行感测以获得对这些频谱的清晰访问是至关重要的,本研究计划提出一种新的方法来设计GHz带宽传感系统,通过开发亚采样器来克服奈奎斯特采样的瓶颈。奈奎斯特采样算法和重新利用现有的智能天线和可重构传输线的专业知识。GBSense在实时实验平台的框架上提供了新的创造性和可实现的可能性,而不需要奈奎斯特采样率。GBSense为用户提供了一个灵活的硬件平台和应用软件,可以在6GHz以下和毫米波频段进行实时的空中GHz带宽信号感测、分析和通信。它还将与一个低成本的计算单元,例如,Raspberry PI,其中子奈奎斯特算法被托管,用于实现更好的人机交互,并推进子奈奎斯特采样理论的现有知识,并为软件和硬件工程师带来一系列新的挑战。成果将通过讲习班、以变革为主导的竞赛、开放源码计划和外联活动传播给软件和硬件学术研究人员、业界和公众。

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)
Liquid Metal Bandwidth-Reconfigurable Antenna
Distributed Intelligence in Wireless Networks
  • DOI:
    10.1109/ojcoms.2023.3265425
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Xiaolan Liu;Jiadong Yu;Yuanwei Liu;Yue Gao;Toktam Mahmoodi;S. Lambotharan;D. Tsang
  • 通讯作者:
    Xiaolan Liu;Jiadong Yu;Yuanwei Liu;Yue Gao;Toktam Mahmoodi;S. Lambotharan;D. Tsang
Sub-Nyquist spectrum sensing and learning challenge
  • DOI:
    10.1007/s11704-021-1275-y
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yue Gao;Zihang Song;Han Zhang;Sean Fuller;A. Lambert;Z. Ying;P. Mähönen;Yonina C. Eldar;Shuguang Cui;M. Plumbley;C. Parini;A. Nallanathan
  • 通讯作者:
    Yue Gao;Zihang Song;Han Zhang;Sean Fuller;A. Lambert;Z. Ying;P. Mähönen;Yonina C. Eldar;Shuguang Cui;M. Plumbley;C. Parini;A. Nallanathan
Reconfigurable Liquid Metal-Based SIW Phase Shifter
A Ka-band / n261 band Dual-Scan Phased Array Antenna for Application in LEO Satellite Constellations
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  • DOI:
    10.1109/iwem53379.2021.9790648
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Basavarajappa V
  • 通讯作者:
    Basavarajappa V
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    2018
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  • 资助金额:
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知道了