6G, fiziksel, dijital ve insan dünyalarını birleştirmeyi amaçlar. Bu hedefe, yeni spektrumların kullanımı, yapay zekânın (AI) ağlara ve cihazlara entegrasyonu, dijital ikizler ve yeni ağ mimarileri gibi gelişen teknolojilerle ulaşılır. Bu unsurlar, çeşitli 6G kullanım senaryolarında ağların programlanabilirliğini ve otomasyonunu artırır.
6G'nin ticari olarak kullanıma sunulması oldukça uzak görünse de, 6G ile ilgili araştırma ihtiyaçları şimdiden ortaya çıkmış durumda. Bu ihtiyaçlar arasında spektrumla (frekans aralıklarıyla) ilgili artan çalışmalar da yer alıyor. Sürekli artan veri iletim ihtiyacını karşılamak için yeni frekans aralıklarına ihtiyaç var. Frekans Aralığı 3 (FR3), 6G'nin geliştiği yeni spektrum aralıklarından biri. 5G'de yalnızca iki frekans aralığı vardı: FR1 ve FR2. FR3, genellikle 6 GHz altı (sub-6 GHz) olarak adlandırılan FR1 ile 7 ila 24 GHz arasındaki milimetre dalga aralığı olarak bilinen FR2 arasında yer alır.
6G Gereksinimleri: Deterministik Kanal Modellerine Doğru Bir Yönelim
4G ve 5G, çok antenli sistemlerin (mMIMO – massive multiple-input and multiple-output) simülasyonu ve testleri için geometrik tabanlı stokastik kanal modelleri (GSCM – Geometry-Based Stochastic Channel Models) kullanarak radyo kanal modelleme gereksinimlerini karşıladı. Ancak, 6G kullanım senaryoları ve teknolojileri, radyo kanal modellemesi için yeni gereksinimler ortaya çıkarmaktadır. Bunun nedenleri şunlardır:
- Daha küçük hücreler kullanılarak yapılan yakın alan (NF) ve kısa menzilli iletişimler.
- Yüksek doğrulukta konum tabanlı hizmetlere duyulan ihtiyaç.
- Birden fazla radyo erişim teknolojisinin (multi-RAT) bulunduğu akıllı ortamlar.
- Alt terahertz (THz) frekanslarında sinyal yayılımı ile ilgili zorluklar.
- Esnek uyum sağlama kabiliyeti ve gelişmiş çevresel farkındalık.
- Algılama ve iletişimin entegre edildiği sistemler (ISAC) ve aşırı MIMO (xMIMO) teknolojileri.
6G FR3 Radyo Kanalı Modellemesi
6G'nin FR3 bandında, MIMO teknolojileri kapsamında (MIMO, mMIMO ve xMIMO dâhil) geniş açıklıklara sahip anten dizileri üzerine araştırmalar yapılmaktadır. xMIMO anten dizileri, dar kalem şeklinde (pencil beam) yönlendirilmiş sinyaller ve geleneksel mMIMO’dan daha fazla MIMO katmanı destekler. Şekil 1, FR3 üst orta bantta yer alan bir baz istasyonunda uç (extreme) hibrit hüzmeleme (beamforming) örneğini göstermektedir. Bu nedenle, xMIMO kablosuz sistemlerinin tasarımı ve doğrulanması, kanal modelinden hem küme içi (intra-cluster) hem de kümeler arası (inter-cluster) açısal özelliklerin doğru bir şekilde elde edilmesini gerektirir.
Şekil 1. Aşırı hibrit hüzmeleme örneği, FR3 üst orta bant baz istasyonu
Kanal modelinin, küme içi (intra-cluster) ve kümeler arası (inter-cluster) açısal özellikleri doğru bir şekilde yansıtması, xMIMO baz istasyonlarının RAN ve Open RAN yapılandırmalarında sistem simülasyonları yapılırken veya gerçek performansı test edilirken son derece önemlidir. Ayrıca, kullanıcı ekipmanının hareketi sırasında huzme yönetimi (beam management) ve önkodlama uyarlamasını (precoding adaptation) değerlendirmek için dinamik kanal modellerine ihtiyaç vardır. Bu kanal modelleri, görüş hattı (LOS) ile görüş hattı dışı (NLOS) ve engellenme (blockage) durumları arasındaki geçişleri de dikkate alır.
Ancak mevcut 3GPP GSCM kanal modelleri, son derece yönlendirilmiş dar huzmeler (pencil beams) ile gelişmiş huzme şekillendirme (beamforming) algoritmalarının geliştirilmesi için gereken doğruluğu sağlayamamaktadır. Bu sorunu ele almak üzere, 7 ila 24 GHz arasındaki Yeni Radyo (NR) frekansları için kanal modelleme iyileştirmelerine yönelik 3GPP RP-234018 numaralı Release 19 teknik çalışma maddesi başlatılmıştır.
Ancak mevcut 3GPP GSCM kanal modelleri, son derece yönlendirilmiş dar huzmeler (pencil beams) ile gelişmiş huzme şekillendirme (beamforming) algoritmalarının geliştirilmesi için gereken doğruluğu sağlayamamaktadır. Bu sorunu ele almak üzere, 7 ila 24 GHz arasındaki Yeni Radyo (NR) frekansları için kanal modelleme iyileştirmelerine yönelik 3GPP RP-234018 numaralı Release 19 teknik çalışma maddesi başlatılmıştır.
FR3 için üst orta bantta test yapmak isteyen test mühendislerinin ihtiyaç duyduğu şeyler:
- Faz ve zaman açısından uyumlu çok kanallı benzetim (emülasyon).
- Yarı-deterministik ve/veya deterministik kanal modelleri.
- Faz ve genlik ölçümleri için hassas şekilde kalibre edilmiş ekipman.
- Kapsamlı ölçüm ve analiz araçları.
6G FR3 Sistem Testi
6G FR3 sistem testi, yarı-deterministik ve deterministik kanal modelleri kullanarak faz ve zaman uyumlu çok kanallı benzetim (emülasyon) gerektirir. Fiziksel katmandan (PHY) uygulama katmanına kadar, 6G FR3 testi için anahtar performans metrikleri şunlardır:
- Huzme ağırlığı tahmini ve yönlendirme metrikleri.
- Huzme şekli ve kazancı.
- Yan lob (sidelobe) seviyeleri.
Şekil 2. 5G-Advanced ve 6G sistem simülasyonları, tasarımı ve ürün geliştirme ve testlerinde gerekli olan üç ana kanal modelleme yaklaşımı.
Sağlam bir kanal emülasyon çözümü ile test mühendisleri, çeşitli yayılma ortamlarını yeniden üretebilir ve faz gürültüsü ile girişim gibi donanım bozulmalarını taklit edebilirler. Bunun için şunlara ihtiyaçları olacaktır:
- Gerçekçi ve son derece doğru 6G FR3 ortam modelleri oluşturmak için kanal emülasyon yetenekleri.
- Kanal emülatörüne gerekli 6G gönderme dalga formunu sağlamak için sinyal üretim yetenekleri.
- Huzme şekillendirme kazancı, huzme genişliği ve yan lob seviyeleri gibi performans metrikleri.
- Faz ve zaman uyumlu çok kanallı emülasyon gerçekleştirmek ve geometrik tabanlı stokastik kanal modelleri oluşturmak için yazılım araçları.
- Yayılma ortamlarını yeniden üretmek ve kapsamlı testler sağlamak için test ortamı.
Keysight 6G FR3 sistem test çözümü
Keysight 6G FR3 sistem test çözümü, bir kanal emülatörü, kanal emülasyon yazılımı ve bir MXG sinyal üreteci içerir. Bu çözüm, 6G FR3 bileşenlerini ve sistemlerini taklit etmek için gerçekçi ve son derece doğru stokastik ve deterministik modeller oluşturur. MXG sinyal üreteci, FR3 uyumlu kanal emülatörüne sinyal girişi sağlar. Kanal emülatörü ayrıca nesneleri tespit etmek ve izlemek için ISAC'ı (İletişimle Entegre Algılama) destekler
Şekil 3. Keysight 6G FR3 sistem test çözümü
Sonuç Olarak
Doğru kanal emülasyonu, 6G FR3 için çok önemlidir. Gelişmiş 6G özelliklerini desteklemek ve mMIMO ve huzme şekillendirme (beamforming) gibi 6G teknolojilerinin çeşitli koşullar altında gerçekçi bir şekilde test edilmesine olanak tanımak için doğru kanal modellerine ihtiyaç vardır. Bu, bu teknolojilerin gerçek dünya senaryolarında nasıl performans göstereceğini anlamak için gereklidir. Ayrıca, ISAC gibi gelişmiş kullanım senaryolarını da destekler; bu senaryolar, etkili bir şekilde çalışabilmesi için kanal özelliklerinin ayrıntılı bilgisini gerektirir.
6G'nin getireceği zorluklara hazırlıklı olun ve Keysight çözümleriyle 6G prototiplemesini hızlandırarak FR3 MIMO, mMIMO, xMIMO ve ISAC için kanal modelleme ve emülasyon konusunda standartlar yayımlanmadan önce hazırlığınızı yapın.
6G tarafından hedeflenen frekans bantlarını açığa çıkarmak ve yeni spektral verimlilik teknolojilerini doğrulamak konusunda içgörü ve tavsiye almak için bizimle iletişime geçin.
6G FR3 Sistem Testi Nasıl Yapılır?
