WaveLab - Wavefield characterization, measurement and processing

Attività

WaveLab è un laboratorio congiunto del Politecnico di Milano e del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR). E' stato istituito nel 2016 allo scopo di progettare, sviluppare e verificare sistemi di comunicazione e di elaborazione di segnali radio nelle bande di qualche centinaio di MHz fino alle onde millimetriche (mm-wave) per la sperimentazione con le reti wireless di prossima generazione. Le attività di ricerca riguarduano i seguenti argomenti:

• Progettazione, produzione, misurazione e collaudo di dispositivi passivi (antenne, filtri, dispositivi metamateriali) per bande dai GHz ai THz, anche in collaborazione con il laboratorio MetaMAT-Lab;
• Progettazione, simulazione, misurazione e collaudo di dispositivi e sistemi software-defined radio (SDR);
• Misurazione e modellazione del canale radio per sistemi radio di prossima generazione (5G e oltre, sistemi di comunicazione nelle bande mm-wave e THz);
• Sviluppo e validazione di algoritmi di intelligenza artificiale, machine learning e signal processing per la radio localizzazione, imaging e visione computerizzata con applicazioni nella fabbrica intelligente (Industria 4.0) e nei sistemi veicolari/infrastruttura (V2X).

Le attività di progettazione e sviluppo vengono svolte utilizzando strumenti di simulazione come MATLAB-SIMULINK (MathWorks) e LabView (NI), strumenti software sviluppati in ambiente C / C ++ e Python e strumenti di prototipazione rapida basati su dispositivi DSP e FPGA. Oltre alle workstation, le apparecchiature disponibili in laboratorio includono un analizzatore di spettro Textronix RSA507A da 9kHz a 7.5GHz con generatore di tracciamento, dispositivi radio alimentati a batteria (50+ moduli IEEE 802.15.4-ZigBee compatibili e 10+ moduli Wi-Fi-MIMO), vari oscilloscopi (tra cui un modello Textronix da 300 MHz, ed uno Rigol da 200 MHz con funzionalità di analizzatore di protocolli), 4 dispositivi SDR USRP tipo Ettus N210 700MHz-6GHz oltre a un analizzatore di rete vettoriale 0.1MHz - 40GHz. È stato sviluppato un banco di prova MIMO 2x2 (scalabile fino a 4x4 nodi) con generatori-analizzatori e convertitori up/down a radio-frequenza. Inoltre, sono disponibili una sorgente sub-TeraHertz (100 GHz) e un array di sensori (32x32 pixel da 0,05 - 0,7 THz) di TeraSense, oltre a 10+ dispositivi radar a 122 GHz di Silicon Radar per la sperimentazione nelle bande di mm-wave.

La dotazione del laboratorio include anche il plotter per circuiti stampati tipo LPKF ProtoMat S103 che è utilizzato per produrre rapidamente prototipi di PCB per dispositivi RF e microonde.

Le attività attuali si concentrano sullo sviluppo e la validazione di algoritmi di machine learning e apprendimento automatico per sistemi di visione computerizzata, con applicazioni relative all’Industria 4.0 (I4.0), riconoscimento ambientale, collaborazione uomo-robot, localizzazione e tracciamento passivo, rilevamento e conteggio delle folle, sistemi massive MIMO e radar cooperativi.

Il team di WaveLab collabora attivamente con il laboratorio interdipartimentale IoTLab (referente: Prof. Monica Nicoli, DIG - Politecnico di Milano).