TARIFNAME GECIKME-DOPPLER ALANINDA ÇOK KULLANICI ÇESITLILIGININ AKILLI KULLANIMI VASITASIYLA ÇOK TASIYICILI BAGLANTI TASARIMI Teknik Alan Mevcut bulus, gecikme-Doppler alaninda çok kullanici çesitliliginin bir akilli kullanimi vasitasiyla çok tasiyicili (MC) bir baglanti tasarimi ile ilgilidir. Genellikle, bulusta sunulan teknoloji, NR-Lite, mMTC, eMBB, URLLC ve SURLLC uygulamalar ile 5G ve ileri iletisim sistemlerini hayata geçiren bir teknoloji olarak önemli bir rol oynayabilmektedir. Bulus yöntemi, radyo kaynaklarini, kullanicinin taleplerine göre en büyük kanal çesitliligine sahip kullanicilara tahsis eden ortogonal zaman frekans uzayi (OTFS) sinyallemesi ile çok kullaniciya yönelik yeni bir planlama algoritmasi saglamaktadir. Önceki Teknik . nesil (5G) ve ileri kablosuz aglarda, birçok uygulama ve kullanim durumu ile veri trafigi hacmi, yüksek verim, güç etkinligi ve spektral etkinlikteki beklenen üstel büyüme ile basa çikmak amaciyla yeni kablosuz teknolojilerin tasarim gerekliligi kaçinilmaz hale gelmistir. Özellikle bu yeni talepler, Yeni Radyo Lite (NR-Lite), masif Makine Tipi Iletisim (mMTC), gelismis Mobil Genisbant (eMBB), Ultra-Güvenilir Düsük Gecikmeli Iletisim (URLLC) ve Güvenilir URLLC (SURLLC) içermektedir. NR-Lite, 5G aglari ile varlik izleyici, sensörler ve giyilebilir cihazlar gibi IoT cihazlari arasindaki baglantilari ele alan düsük güçlü ve düsük veri hizli hizmetleri desteklemeye yöneliktir. mMTC,li uygulamalar, seyrek iletim, küçük paketler ve sinirli güç kullanimi ile birçok makine tipi kullanicinin masif baglanirligini saglamak üzere yeni aglarin gelisimini gerektirmektedir. eMBB,de, mevcut 4G mimarisinin daha yüksek bir veri hizina dogru evrimi kolaylastirmak gerekmektedir. URLLC, hem yüksek güvenirlik hem de düsük gecikmeye dair kesin talepleri olan yeni nesil kablosuz sistemlerin en kritik kullanim durumudur. Ayrica, yalnizca URLLC gereksinimleri olan yeni hizmetler degil, ayni zamanda SURLLC olarak adlandirilan siki güvenlikli hizmetler ortaya çikmaktadir. Bu sekilde, gelecekteki bilgi teknolojilerinin bu çesitli taleplerini desteklemek amaciyla yeni radyo kablosuz aglarinin kapsamli bir tasarimi kaçinilmaz hale gelmistir. Kablosuz endüstrisinin en önde gelen teknolojileri, sirasiyla saglam bir zaman ve frekans seçiciligi esnekligi ile karakterize edilen zaman bölmeli çoklama (TDM) ve ortogonal frekans bölmeli çoklamaya (OFDM) dayalidir. Ayrica, kablosuz sistemlerin zaman ve frekans seçiciligi, kablosuz kanalin yayilan sinyal ile etkilesimine dayalidir. Farkli bir sekilde belirtmek gerekirse, alinan sinyal, sirasiyla, klasik iletisim teknolojilerinde semboller arasi girisim (ISI) ve tasiyicilar arasi girisime (ICI) neden olan frekans ve zaman seçmeli kablosuz ortam durumunda zaman ve frekans dagilmasi yasamaktadir. Dolayisiyla, OFDM tabanli ve TDM tabanli kablosuz teknolojilerin genel sistem performansi, gelecekteki kablosuz senaryolarinda kaçinilmaz olan, ikili dagitici bir kablosuz kanal durumunda bu girisim ile kesinlikle sinirlandirilmaktadir (diger bir deyisle, alici, verici veya engellere göre ortamdaki hareketlilik). Ikili dagitici kanalin, yalnizca frekans degil ayni zamanda zaman alaninda kablosuz kanalin dagilmasinin oldugu senaryoyu temsil ettigi beliitilmelidir. Bundan yola çikarak, söz konusu iki boyutlu (2-D) OTFS sinyalleme semasi sunulmustur ve ikili dagitici kablosuz ortamin seçiciligi ile basa çikmak amaciyla hem literatür hem de endüstri tarafindan oldukça tartisilmistir. Bulus sahiplerinin bildigi kadariyla, OTFS iletimi üzerinde çok kullanici çesitliliginin önemi henüz literatürde arastirilmamis ve tartisilmamistir. Dolayisiyla bulus, söz konusu kullanici ihtiyaçlari ve hizmetlerini göz önüne alarak genel sistem hata performansini minimuma çikarmak amaciyla OTFS iletimi ile her bir UEanin kanal çesitliligini uyarlanir bir sekilde kullanmaktadir. Bu çalismanin, OTFS tabanli kablosuz sistemin genel hata performansini gelistirmek ve yönetmek üzere çok kullanicili kanal çesitliligini kullanan ilk arastirma oldugu belirtilmelidir. Esas olarak, gecikme-Doppler,de kablosuz kanalin seyrek temsili nedeniyle mevcut çalismalar yalnizca OTFS iletimi ile kullanicilar arasindaki girisimin azaltilmasina odaklanmaktadir. Ancak bu arastirmalar, OTFS tabanli kablosuz aglarda performansin bir ana göstergesi olarak kanal çesitliligini göz önüne almamaktadir. Klasik çok tasiyicili sistemlerde çok kullanicili iletiminin kanal çesitliliginin kullanimina yönelik akademi ve endüstri tarafindan sunulan mevcut çözümler, tek alan tabanli çok tasiyicili sinyaller veya dalga biçimleri ile sinirlidir. Dolayisiyla, OFDM tabanli çok tasiyicili teknolojiler, frekans alani seçiciligini kullanmakta ve TDM tabanli teknikler, zaman alani çesitliligini kullanabilmektedir. Önde gelen kablosuz teknolojilerinde sunulan söz konusu çözümlere iliskin olarak, bu tekniklerin hiçbiri ikili dagitici kablosuz kanala yönelik tasarlanmamaktadir ve böylece, bu çözümlerin geçerliligi sinirlidir. Diger bir deyisle, önceki teknigin çözümleri, yalnizca frekans alani ve zaman alanini içeren tek alanli iletisim sistemlerinin çok kullanici çesitliligini arastirmak üzere tasarlanmistir. Bu bakimdan, 2-D dalga biçimli OTFS, çok kullanici çesitliligini çok alanli bir perspektiften ele alabilen ve kullanabilen çözümlere ihtiyaç duymaktadir. Bulusun Amaci Bu bulusun ana amaci, kanal zenginligi ve girisim esnekliginin kullanimi vasitasiyla OTFS tabanli iletisim gerçeklestiren kullanicilara yönelik maksimum bir genel sistem hatasi performansi saglayabilen uygun bir algoritma gelistirmektir. Dolayisiyla bu çerçeve tasarimi, otonom arabalarin sürülmesi, uzaktan ameliyat, akilli sehir ve tarim, ayni zamanda akilli tasimacilik gibi gelecekteki kaçinilmaz teknolojileri hayata geçiren bir unsur olarak kritik bir rol oynayabilmektedir ve böylece genel anlamda hayatimizi iyilestirmektedir. Bulusun daha spesifik bir amaci, baglanti güvenirliligini maksimuma çikarirken, 5G ve ileri kullanim durumlari ve uygulamalara yönelik gecikme-Doppler alani tabanli iletisim teknolojilerinde çok kullanici çesitliligini kullanmaktir. Bulus sahipleri ayni zamanda gecikme-Doppler alaninda kanal zenginligi ve/veya girisim esnekligini kullanmayi ve istenen sinyal-girisim ve gürültü oranini (SINR) saglamak üzere kanal zenginligine iliskin olarak gecikme-Doppler alaninda kullanicilar arasi girisimi belirlemeyi amaçlamaktadir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bulus, asagi baglanti iletiminde tek baz istasyonunun (BS) hizmet verdigi Nu aktif kullanicili tek bir OTFS hücresi olan ve kullanici ekipmani (UE,ler) planlamasinin, bir zaman dilimi-zaman dilimi esasina göre düzenlendigi bir sistemde, gecikme-Doppler alaninda çok kullanici çesitliliginin bir akilli kullanimi vasitasiyla çok tasiyicili (MC) bir baglanti tasarimina yönelik bir yöntem ile ilgilidir, burada paketlerin bir kuyrugu her bir UE için BS,de depolanmaktadir, burada söz konusu yöntem asagidaki adimlari içermektedir; Asagidaki sekilde verilen amaç fonksiyonu ile bir algoritma kullanilmasi; burada Nu, UE,lerin sayisidir ve burada algoritma, maksimum kanal kademesi sayisi olan UE,ye iletim için öncelik vermektedir, burada Pu, belirli bir kullanicinin kanal kademelerinin sayisidir, Ters simplektik hizli fourier dönüsümü (ISFFT) uygulanmasi, Sirasiyla X satirlari ve sütunlari boyunca N-noktali ters Hizli Fourier Dönüsümü (IFFT) ve M-noktali FFT islemi uygulayarak veri sembollerinin zaman-frekans alanina dönüstürülmesi Zaman-frekans veri sembolleri boyunca M-noktali IFFT kullanilarak Heisenberg dönüsümünün gerçeklestirilmesi OTFS sinyalleri arasinda semboller arasi girisimi azaltmak amaciyla L uzunlugunda bir döngüsel ön ek (CP) eklenmesi, burada L, kanal yollarinin sayisini göstermektedir, burada iletimden sonra OTFS sinyali, zamanla degisen kablosuz kanala maruz kalmaktadir Iletilen sinyali geri kazanmak için alici tarafinda CP,nin kaldirilmasi, Sinyalin zaman-frekans temsilini geri kazanmak için Wigner dönüsümünün gerçeklestirilmesi Gecikme-Doppler alaninda alinan sinyali elde etmek üzere SFFT isleminin gerçeklestirilmesi. iX. Kanal denklestirmesi gerçeklestirildikten sonra alinan sembollerin veri bilgilerine eslestirilmesi. OTFS,de gecikme-Doppler alaninda çok kullanicili kanal çesitliliginin kullanimi daha önce önerilmemistir, dolayisiyla gecikme-Doppler alaninda çok kullanicili kanal çesitliliginin kullanimi, önceki teknik yöntemleri ile karsilastirildiginda bulus yöntemini benzersiz hale getirmektedir. Denklestirme prosesi, SFFT isleminden sonra gerçeklestirilmektedir ve denklestirme prosesini gerçeklestirmek üzere, gecikme-Doppler alaninda etkili kanal ve minimum ortalama kare hatasi (MMSE) gibi klasik denklestirme semalari kullanilmistir. Bu yöntemde esneklik, daha fazla çesitlilik saglayarak böylece sistem güvenilirligini gelistiren daha iyi gecikme-Doppler çözünürlügü saglamaktadir. Ayrica, kablosuz OTFS sistemlerine yönelik baglanti seçiminin varligi, çok kullanicili kanal çesitliliginin daha iyi kullanimini saglamaktadir. Bulus prosesinde, iletim için en fazla yol sayisina sahip kullanici seçilmektedir. Sekillerin Açiklamasi Sekil 1: Asagi baglanti iletiminde Çok kullanicili OTFS sistemine yönelik Bulusu gösteren Sema Pi: UE numarasina l,e yönelik kanal kademelerinin sayisi Pz: UE numarasina 2,ye yönelik kanal kademelerinin sayisi PNu: UE numarasina Nu,ya yönelik kanal kademelerinin sayisi h1[k,l]: k,l indeksleri ile gecikme-Doppler izgarasinda UE numarasina l,e yönelik kanal kazanimi h2[k,l]: k,l indeksleri ile gecikme-Doppler izgarasinda UE numarasina 2,ye yönelik kanal kazanimi hNu[k,l]: k,l indeksleri ile gecikme-Doppler izgarasinda UE numarasina Nu,ya yönelik kanal kazanimi Sekil 2: Ikili dagitici kanalda OTFS sistemine yönelik sunulan tasarimin blok diyagrami A: Zaman-frekans alani B: Gecikme-Doppler alani 201: ISFFT 202: Heisenberg Dönüsümü 203: Kablosuz kanal 204: Wigner dönüsümü 205: SFFT X[k,l]: X,in k, l. elemani s[n,m]: zaman-frekans alaninda iletilen sinyal X(t): zaman alaninda iletilen sinyal y(t): zaman alaninda alinan sinyal r[n,m]: zaman-frekans alaninda alinan sinyal y[k,l]: gecikme-Doppler alaninda alinan sinyal Bulusun Ayrintili Açiklamasi Yukarida bahsedildigi üzere bulus, asagi baglanti iletiminde tek baz istasyonunun (BS) hizmet verdigi Nu aktif kullanicili tek bir OTFS hücresi olan ve kullanici ekipmani (UEaler) planlamasinin, bir zaman dilimi-zaman dilimi esasina göre düzenlendigi bir sistemde, gecikme- Doppler alaninda çok kullanici çesitliliginin bir akilli kullanimi vasitasiyla çok tasiyicili (MC) bir baglanti tasarimina yönelik bir yöntem ile ilgilidir, burada paketlerin bir kuyrugu her bir UE için BS,de depolanmaktadir, burada söz konusu yöntem asagidaki adimlari içermektedir; Asagidaki sekilde verilen amaç fonksiyonu ile bir algoritma kullanilmasi burada Nu, UE,lerin sayisidir ve burada algoritma, maksimum kanal kademesi sayisi olan UE,ye iletim için öncelik vermektedir, burada Pu, belirli bir kullanicinin kanal kademelerinin sayisidir, Ters simplektik hizli fourier dönüsümü (ISFFT) uygulanmasi, Sirasiyla X satirlari ve sütunlari boyunca N-noktali ters Hizli Fourier Dönüsümü (IFFT) ve M-noktali FFT islemi uygulayarak veri sembollerinin zaman-frekans alanina dönüstürülmesi, Zaman-frekans veri sembolleri boyunca M-noktali IFFT kullanilarak Heisenberg dönüsümünün gerçeklestirilmesi OTFS sinyalleri arasinda semboller arasi girisimi azaltmak amaciyla L uzunlugunda bir döngüsel ön ek (CP) eklenmesi, burada L, kanal yollarinin sayisini göstermektedir, burada iletimden sonra OTFS sinyali, zamanla degisen kablosuz kanala maruz kalmaktadir Iletilen sinyali geri kazanmak için alici tarafinda CP,nin kaldirilmasi, Sinyalin zaman-frekans temsilini geri kazanmak için Wigner dönüsümünün gerçeklestirilmesi Gecikme-Doppler alaninda alinan sinyali elde etmek üzere SFFT isleminin gerçeklestirilmesi Kanal denklestirmesi gerçeklestirildikten sonra alinan sembollerin veri bilgilerine eslestirilmesi. Burada bulus yönteminde, bulus sahipleri, radyo kaynaklarini, kullanicinin taleplerine göre en büyük kanal çesitliligine sahip kullanicilara tahsis eden ortogonal zaman frekans uzayi (OTFS) sinyallemesi ile çok kullaniciya yönelik yeni bir planlama algoritmasi saglamaktadir. Bulus yönteminin uygulanmasina yönelik olarak, asagi baglantida tek baz istasyonu ile iletisim gerçeklestiren birden çok aktif kullanicili (Nu) tek bir OTFS hücresi düsünülmektedir. Bulus yönteminde, adimda (i) sunulan algoritma, maksimum kanal kademesi sayisi olan UE,ye iletim için öncelik vermektedir. Bulusun tercih edilen bir yapilandirmasinda, bulus yöntemine yönelik olarak, hem vericide (TX) hem de alicida (RX) tek antenlerin bir sistemi düsünülmektedir. Sistem çerçevesi, sirasiyla T sembol süresi ve Af alt tasiyici araligi (SCS) olan N sayida sembol ve M sayida alt tasiyicidan olusmaktadir. Dolayisiyla OTFS çerçevesi, Tf = TN olan bir çerçeve süresi ile B = MAf olan bir toplam bant genisligini kaplamaktadir. Gecikme-Doppler alanindaki veriler, X[k,l] ile verilmektedir, k ve 1 indeksi sirasiyla Doppler ve gecikmeyi temsil etmektedir. Sekil 2, bulusa yönelik OTFS çerçevesinin blok diyagramini göstermektedir. Bulus yönteminde, zaman alani OTFS sinyalini olusturmak için adimda (iv) Heisenberg dönüsümü gerçeklestirilmektedir. Ayrica, OTFS sinyalleri arasindaki semboller arasi girisimi azaltmak üzere adimda (v) L uzunlugunda bir döngüsel ön ek (CP) eklenmektedir, burada L, kanal yollarinin sayisini göstermektedir. Örnekler Örnek 1: Mevcut bulusa göre yöntemin uygulamasi . Bu patentte, Sekil l,de gösterildigi üzere, asagi baglanti iletiminde tek baz istasyonunun hizmet verdigi Nu aktif kullanicili tek bir OFTS hücresi düsünmekteyiz. UE,lerin planlamasi, bir zaman dilimi-zaman dilimi esasina göre düzenlenmektedir, burada paketlerin bir kuyrugu her bir UE için BSade depolanmaktadir. Bu bulusta, asagidaki sekilde verilen, maksimum kanal kademesi sayisi olan UE,ye iletim için öncelik veren bir algoritma sunmaktayiz maX(Pu), u E [1, 2, 3, . . ., Nu], burada Pu, belirli bir kullanicinin kanal kademelerinin sayisidir. . Sistem tasarimina iliskin olarak, vericide (TX) ve alicida (RX) tek antenleri olan bir sistem modeli düsünmekteyiz, burada Sekil 1, OTFS sistemlerinin blok diyagramini göstermektedir. Sistem çerçevesi, sirasiyla T sembol süresi ve Af alt tasiyici araligi (SCS) olan N sayida sembol ve M sayida alt tasiyicidan olusmaktadir. Dolayisiyla OTFS çerçevesi, Tf = TN olan bir çerçeve süresi ile B = MAf olan bir toplam bant genisligini kaplamaktadir. Gecikme- Doppler alanindaki veriler, X[k,l] ile verilmektedir, k ve 1 indeksi sirasiyla Doppler ve gecikmeyi temsil etmektedir. . Ters Simplektik Hizli Fourier Dönüsümü (ISFFT) uyguladiktan sonra, veri sembollerini zaman-frekans alanina dönüstürmekteyiz. Buna göre, sirasiyla X satirlari ve sütunlari boyunca N-noktali ters Hizli Fourier Dönüsümü (IFFT) ve M-noktali FFT islemi uygulamaktayiz. X,in k,l. elemaninin, X[k,l] oldugu beliitilmelidir. . Zaman alani OTFS sinyali olusturmak üzere, zaman-frekans veri sembolleri boyunca M- noktali IFFT kullanilarak Heisenberg Dönüsümünü gerçeklestirmekteyiz. OTFS sinyalleri arasindaki semboller arasi girisimi azaltmak amaciyla L uzunlugunda bir döngüsel ön ek (CP) eklemekteyiz, burada L, kanal yollarinin sayisini göstermektedir. Iletimden sonra OTFS sinyali, zamanla degisen kablosuz kanala maruz kalmaktadir. . Alici tarafinda, ilk olarak, iletilen sinyali geri kazanmak için CP,yi kaldirmaktayiz. Daha sonra, alinan sinyalin zaman-frekans temsilini geri kazanmak için Wigner dönüsümünü gerçeklestirmekteyiz. Bunun akabinde, gecikme-Doppler alaninda alinan sinyali elde etmek üzere SFFT islemini gerçeklestirmekteyiz. Denklestirme prosesinden sonra, alinan sembolleri veri bilgilerine eslestirmekteyiz. Bulusun Endüstriyel Uygulanabilirligi Bulus endüstrilesmeye uygulanabilmektedir ve bu, çok kullanici çesitliligini kullanmak üzere gecikme-Doppler alaninda iletimi gerçeklestiren herhangi bir sinyale uygulanabilen bir Bulus yöntemi, gecikme-Doppler alaninda çok kullanici çesitliliginin bir akilli kullanimi vasitasiyla çok tasiyicili (MC) baglanti tasarlamayi amaçlamaktadir ve dolayisiyla bu teknoloji, NR-Lite, mMTC, eMBB, URLLC ve SURLLC uygulamalari ile 5G ve ileri iletisim sistemlerini hayata geçiren bir teknoloji olarak önemli bir rol oynayabilmektedir. Bu temel konseptler arasinda, bulusun konusuna iliskin birkaç yapilandirma gelistirmek mümkündür; dolayisiyla bulus, burada açiklanan örnekler ile sinirlandirilamamaktadir ve bulus esas olarak istemlerde tanimlandigi gibidir. Uygun oldugunda ayri bulus yapilandirmalari birlestirilebilmektedir. Teknikte uzman bir kisinin, benzer yapilandirmalar kullanarak bulus yeniligini aktarabilecegi ve/Veya bu tür yapilandirmalarin, ilgili teknikte kullanilanlara benzer diger alanlara uygulanabilecegi anlasilirdir. Dolayisiyla, ayrica bu tür yapilandirmalarin, yenilik kriterinden ve teknigin durumunu asma kriterinden yoksun oldugu anlasilirdir. TR TR TR TR