AR-GE
6G için Milimetre Dalga ve Terahertz Haberleşmesi Uygulamaları ve Kanal Ölçümleri
mmDalga Test Ortamı
mmDalga test platformumuz, yazılım tabanlı radyolar (SDR), RF up down frekans yükseltici ve düşürücü, analog hüzme şekillendirme, anten dizileri ve saat dağıtım ünitelerinden oluşmaktadır. Bu donanımlar ile baz istasyonu ve çoklu kullanıcı arasında mmDalga haberleşme sistemi kurulabilmektedir.
Uçtan Uca 5G FR2 Haberleşme Sistemi
Dalga şekli tasarımları kapsamında, bahsedilen test ortamı ile açık kaynak kodlu Open Air Interface (OAI) 5G emülatörünü kullanarak gerçek zamanlı FR2 bandında çalışacak haberleşme sistemi oluşturulmaktadır. Dalga şekli tasarımı bilgisayar ile üretilip 6GHz ve altı frekans aralığındaki yazılım tabanlı radyolara gönderilmektedir. Ardından frekans yükseltici ve alçaltıcı up-down converter sistemler ile mmDalga frekansında iletim sağlanmaktadır.
Hüzme Şekillendirme Algoritma Geliştirme Çalışmaları
Yapılan deneysel çalışmada hüzme yönlendirme (beam steering) kod kitapçılarının eleman sayılarının düşürülmesi amaçlanmaktadır. Oluşturulan test ortamı kullanılarak gerçek ortamda havadan hüzme şekillendirme verileri toplanmaktadır. Toplanan veri ile kod kitapçığı iyileştirme algoritmaları geliştirilmektedir. Elde edilen sonuçlar sayesinde kod kitapçıklarının basitleştirilmesi sırasında kaybedilen kazanç miktarı gözlemlenmektedir.
RIS-Destekli mmDalga Test Ortamı
HİSAR Laboratuvarı bünyesinde bulunan donanımlar ile çeşitli ölçüm düzenekleri hazırlanmıştır. RIS-destekli iç mekân haberleşme sistemi için PoC kurulumu yapılmıştır. Kurulan düzenekte, 256 QAM modülasyon ile 5G FR2 dalgaşekli tasarımının EVM değerlerindeki iyileştirmesi gözlenmiştir.
mmDalga Sinyal Üretim Çalışmaları
Bir başka çalışmada, üretilen mmDalga sinyallerinin genel özellikleri incelenmiştir. Analog hüzme şekillendiricileri kullanan yeni bir modülasyon şeması geliştirilmiş ve geleneksel olarak modüle edilmiş sinyallerden daha yüksek performans gösterdiği ispatlanmıştır.
Sub-Terahertz Kanal Ölçüm Düzeneği ve Kanal Ölçümleri
Ölçüm sistemi, ses yalıtımlı ve yankısız bir odada kurulmuştur. Bu düzenek, mekanik yapı ve elektronik cihazlar olmak üzere iki kısma ayrılır. Mekanik yapı, doğrusal bir kılavuz ve bu kılavuz üzerinde karşılıklı konumlandırılmış iki kayar platformdan oluşur. Ray, platformların hareket ettirilmesine ve aralarındaki mesafenin istenilen şekilde ayarlanmasına olanak tanır, bu sırada hizalama kaybı yaşanmaz.
Platformlar ayrıca 1 derece aralıklarla hassas açı ayarına imkân tanıyan döndürülebilir bir mekanizmaya sahiptir. THz alıcı-vericiler bu platformlara monte edilebilir ve alıcı-vericinin açısı, antenler dönüş merkezi alınarak değiştirilebilir. Bu sayede, açı değişse bile verici ile alıcı arasındaki mesafe korunur. Böylece, hem mükemmel hizalanmış güvenilir ölçümler alınabilir hem de kontrollü hizasızlık senaryolarında ölçümler yapılabilir. İstenmeyen açı değişikliklerini önlemek için indeksleme pistonu kullanılır.
Elektronik cihazlar üç ana modülden oluşmaktadır: Agilent’tan E8361A PNA kodlu mmDalga (10 MHz – 67 GHz) vektör ağ analizörü (VNA), N5260A kodlu mmDalga kontrol cihazı ve Oleson Microwave Labs (OML) tarafından Agilent N5260A için optimize edilmiş V03VNA2-T/R-A ve V03VNA2-T kodlu mmDalga (220 GHz – 325 GHz) VNA genişletici modülleri.
VNA, 67 GHz’e kadar olan sinyalleri analiz edebilir. Kontrol cihazı aracılığıyla VNA’ya bağlanan genişletici modüller, 220 GHz ile 325 GHz arasındaki sub-THz sinyallerin analiz edilmesini sağlar. Genişleticiler 18 karıştırıcı içerdiğinden, 10 ile 20 GHz arasındaki sinyaller 325 GHz’e kadar taşınabilir. Buna karşılık, 300 GHz aralığındaki kablosuz kanal üzerinden iletilen sinyal, V03VNA2-T aracılığıyla 5-300 MHz arasındaki ara frekansa (IF) çevrilir. Bu şekilde, IF sinyali VNA’ya giriş olarak beslenebilir. Son olarak, ölçümler VNA üzerinden S21 parametreleri olarak alınabilir.
Bu ölçüm düzeneği ile 240 GHz ile 300 GHz arasındaki 60 GHz bant genişliği için kanal darbe yanıtı ve kanal frekans yanıtı ölçülebilmektedir. Alınan sinyali bir dağılıma haritalayıp parametreleri belirledikten sonra, tüm bant genişliği için kanal kapasitesi hesaplaması yapılabilmektedir. Özel olarak tasarlanmış mekanik yapı sayesinde bu ölçümler, farklı mesafe ve açılarda tekrar edilebilmektedir ve böylece güvenilir benzer test ortamında sonuçlar elde edilebilmektedir . Mekanik yapıda bulunan açı değişimi mekanizması ile verici ve alıcı arasında oluşan hizasızlığın etkileri de analiz edilebilmektedir. Örneğin, aşağıdaki radyal grafik, her mesafe ve hizasızlık derecesi için kanal darbe yanıtının dBm cinsinden maksimum değerlerini göstermektedir. Belirli bir açı ve mesafede SNR dağılımı ve her mesafe ve açı için kapasite sonuçları da aşağıda verilmiştir.
