चूंकि दूरसंचार उद्योग छठे पीढ़ी (6G) नेटवर्क के लिए ग्राउंडवर्क रखना शुरू कर देता है, इसलिए 2030 तक की उम्मीद के चरम प्रदर्शन लक्ष्यों के लिए चरण मॉड्यूलेशन टेक्नोलॉजी एक महत्वपूर्ण सक्षम के रूप में उभर रही हैं। जबकि 5G पहले से ही स्पेक्ट्रल दक्षता और विलंबता की सीमाओं को धक्का दे रहा है, 6G का लक्ष्य टेराबिट-प्रति सेकंड डेटा दरों, उप-मिलीसेकंड विलंबता और बड़े पैमाने पर डिवाइस घनत्वों में अत्यधिक विश्वसनीय कनेक्टिविटी हासिल करना है। चरण मॉड्यूलेशन - एक कैरियर तरंग के चरण को बदलकर एन्कोडिंग जानकारी की प्रक्रिया - इन लक्ष्यों को समर्थन देने के लिए काफी विकसित हो सकती है। यह लेख मुख्य रुझानों, हार्डवेयर नवाचारों, अनुसंधान परियोजनाओं और अनुसंधान के लिए 6G की चुनौतियों का अन्वेषण करता है।

5G से 6G चरण मॉडुलन तक विकास

5G न्यू रेडियो (NR) क्वाड्रिएचर आयाम मॉड्यूलेशन (QAM) के रूप में 256-QAM तक चरण मॉडुलन का उपयोग करता है और कुछ उन्नत डिजाइनों में 1024-QAM. इन योजनाओं में चरण-modulate दोनों in-phase और चौगुना घटक वाहक के प्रति प्रतीक बिट्स बढ़ाने के लिए। हालांकि, 6G को बहुत उच्च-आदेश मॉडुलन की आवश्यकता होगी (जैसे, 4096-QAM या उससे आगे) इस प्रकार के अंतर-दृश्य चरण में अत्यधिक बैंडविड्थ के साथ संयुक्त [LLT-F]।

6G के लिए चरण मॉड्यूलेशन में प्रमुख रुझान

कई तकनीकी दिशाओं को सक्रिय रूप से 6G चरण मॉडुलन की अनूठी मांगों को संबोधित करने के लिए शोध किया जा रहा है। ये भौतिक-परत नवाचारों से लेकर कृत्रिम बुद्धि के साथ पार-परत एकीकरण तक फैले हुए हैं।

उप-टीएचजी और मिमी-वेव चरण शोर चैलेंज

100 गीगा से ऊपर की आवृत्तियों पर, स्थानीय ऑसीलेटरों से चरण शोर त्रुटि वेक्टर परिमाण (EVM) को काफी कम कर सकता है। इन वाहक आवृत्तियों पर कम जिटर बनाए रखने के लिए पारंपरिक चरण-लॉक लूप (PLL) संघर्ष। शोधकर्ता खोज रहे हैं ] नोवेल चरण शोर मुआवजा तकनीक ], जिसमें निर्णय-निर्देशित चरण ट्रैकिंग, पायलट-सहायता प्राप्त अनुमान, और iterative संयुक्त चरण और चैनल अनुमान शामिल हैं। उदाहरण के लिए, हाल के आईईईईईईईई पेपर ने प्रदर्शन किया कि चरण शोर ट्रैकिंग के साथ iterative टर्बो बराबरीकरण को एक 140 गीगाहर्ट्ज़ लिंक में शामिल किया जा सकता है।

एआई-वर्धित चरण ट्रैकिंग और सुधार

मशीन लर्निंग मॉडल वास्तविक समय में भविष्यवाणी और सही चरण त्रुटियों के लिए तैनात किए जा रहे हैं। पारंपरिक मॉडल आधारित दृष्टिकोण के विपरीत, तंत्रिका नेटवर्क जटिल, गैर-रैखिक चरण शोर विशेषताओं डेटा से 6G ट्रांसीवर के बारे में जान सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक आवर्तक तंत्रिका नेटवर्क (RNN) समय-सामने चरण ऑफसेट को ट्रैक कर सकता है, जो डोप्लर शिफ्ट्स और ऑसीलेटर ड्रिफ्ट के कारण होता है, जिससे घने पायलट ओवरहेड की आवश्यकता को कम किया जा सकता है। नोकिया बेल लैब्स में शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि एक हल्के गहरे सीखने वाला मॉड्यूल 73GHz पर 256-QAM प्रणाली में 3-4 डीबी द्वारा EVM में सुधार कर सकता है।

कक्षीय कोणीय मोमेंटम मल्टीप्लेक्सिंग

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की कक्षीय कोणीय गति (OAM) चरण मॉडुलन के लिए एक मूलभूत रूप से नए आयाम का प्रतिनिधित्व करती है। केवल समय डोमेन में चरण को संशोधित करने के बजाय, OAM स्थानिक तरंगों के पार चरण संरचना का शोषण करता है- प्रत्येक OAM मोड में एक अलग चरण रोटेशन पैटर्न होता है। यह स्वतंत्रता की एक अतिरिक्त डिग्री प्रदान करता है, जिससे एक ही आवृत्ति पर कई स्वतंत्र डेटा स्ट्रीम को प्रेषित किया जा सकता है। 6G में, OAM मल्टीप्लेक्सिंग 10x या अधिक द्वारा वर्णक्रमीय दक्षता को गुणा कर सकता है, विशेष रूप से लाइन-ऑफ-साइट बैकहाउल और निश्चित वायरलेस एक्सेस लिंक में। हालांकि, चुनौतियां बनी रहती हैं: एपर्चर के पार सटीक चरण को विरूपण की आवश्यकता होती है, वायुमंडलीय मुआवजा को समायोजित कर सकते हैं।

हाइब्रिड मॉडुलन योजना

पारंपरिक QAM से परे, 6G की संभावना है कि ] हाइब्रिड चरण-amplitude modulation] को ध्रुवीकरण और स्थानिक बहुसंकेतक जैसे अन्य आयामों के साथ जोड़ा गया। उदाहरण के लिए, स्टार नक्षत्र को आकार देने [[FLT: 3]] (जैसे, 64-APSK, 256-APSK) एंटीना को एक परिष्कृत चरण के प्रतीक को भी कम कर देता है।

हार्डवेयर नवाचार को सक्षम करना

अत्याधुनिक हार्डवेयर के बिना, सबसे उन्नत चरण मॉडुलन एल्गोरिदम सैद्धांतिक बने हुए हैं। दो महत्वपूर्ण हार्डवेयर डोमेन को 6G के लिए क्रांति दी जा रही है।

अल्ट्रा-लो फेज शोर ऑसीलेटर

दोलन किसी भी चरण मॉड्यूलेशन प्रणाली का दिल है। 100 गीगाहर्ट्ज से ऊपर वाहक के लिए 1 मेगाहर्ट्ज ऑफसेट पर -150 डीबीसी / हर्ट्ज से नीचे चरण शोर के साथ 6 जी की मांग करता है। उभरती प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं photonic RF दोलन (ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कॉम्ब्स पर आधारित) और inP (indium phosphide) monolithic दोलन] डिजिटल पीएलएल अंशांकन के साथ। उदाहरण के लिए, एक फोटोनिक-सहायता वाले दोलनकर्ता का हाल का प्रदर्शन प्राप्त किया -163 डीबीसी / हर्ट्ज पर 40 गीगाहर्ट्ज़ के लिए उपयुक्त रेंज।

उच्च संकल्प DAC और चरण शिफ्टर

डिजिटल-से-अनालॉग कन्वर्टर्स (DAC) को उच्च-आदेशीय मॉड्यूलेशन संकेतों को चरण सटीकता को संरक्षित करने के लिए पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन के साथ परिवर्तित करना चाहिए। 6G बेस स्टेशनों को बहु-गिगासम-प्रति सेकंड दरों पर 16-bit रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकता हो सकती है। इस बीच, एनालॉग चरण बदलाव चरणबद्ध-आरे एंटीना के लिए 1-डिग्री चरण संकल्प और विस्तृत बैंडविड्थ में कम प्रविष्टि नुकसान से बेहतर की आवश्यकता होती है। CMOS SOI (सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर) और III-V मिश्रित अर्धचालकों का उपयोग करते हुए उपन्यास डिजाइन उभर रहे हैं। बाहरी लिंक:

Reconfigurable इंटेलिजेंट सर्फेस के साथ एकीकरण

Reconfigurable बुद्धिमान सतहों (RIS) निष्क्रिय या अर्ध-निष्क्रिय पैनल हैं जो सिग्नल लगाने की चरण प्रतिक्रिया को गतिशील रूप से बदल सकते हैं। 6G संदर्भ में, RIS] पर चरण मॉडुलन प्रभावी ढंग से सतह को एक प्रोग्राम करने योग्य परावर्तक में बदल देता है जो बीम, फोकस ऊर्जा को संचालित कर सकता है, और यहां तक कि डेटा को भी एन्कोड कर सकता है। यह एक वितरित चरण मॉड्यूलेशन सिस्टम बनाता है जहां ट्रांसमीटर और RIS संयुक्त रूप से संकेत को संशोधित करता है। उदाहरण के लिए, एक RIS को एक विशिष्ट चरण पैटर्न के साथ एक लहर को प्रतिबिंबित करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है जो जानकारी रखता है - मिलियनों की क्षमता का एक रूप है।

मामलों और अनुप्रयोगों का उपयोग करें

चरण मॉड्यूलेशन की विस्तारित क्षमताओं सीधे 3GPP और ITU-R जैसे मानकीकरण निकायों द्वारा परिभाषित सबसे अधिक महत्वाकांक्षी 6G उपयोग मामलों का समर्थन करती है।

होलोग्राफिक एमआईएमओ

होलोग्राफिक एमआईएमओ एक सतत एपर्चर पर हजारों एंटेना के साथ सरणी को संशोधित करता है। ऐसे सरणी में चरण मॉड्यूलेशन को सुसंगत बीमफॉर्मिंग और हस्तक्षेप को शून्य करना चाहिए। Near-field चरण नियंत्रण महत्वपूर्ण हो जाता है क्योंकि विमान-तरंग धारणा कम दूरी पर टूट जाती है। सटीक चरण प्रोफाइल को विशिष्ट उपयोगकर्ता स्थानों पर ऊर्जा को ध्यान केंद्रित करने के लिए जोड़ा जा सकता है, लगभग एक ध्वनिक लेंस की तरह। यह अल्ट्रा उच्च स्थानिक बहुसंकेतक और ऊर्जा दक्षता को सक्षम बनाता है।

प्रेसिजन सेंसिंग और स्थानीयकरण

6G नेटवर्क रडार और संवेदन कार्यों को एकीकृत करेगा, अक्सर समान तरंगों का उपयोग करते हुए। चरण मॉड्यूलेशन उच्च-रिज़ॉल्यूशन रेंज-डॉप्लर सेंसिंग की कुंजी है। उदाहरण के लिए, 256-QAM का उपयोग करके एक चरण-संचालित निरंतर तरंग (PMCW) रडार दोनों रेंज और वेग में सेंटीमीटर-स्तर सटीकता प्राप्त कर सकता है। समान OFDM चरण संरचना दोनों डेटा ट्रांसमिशन और सेंसिंग-एक अवधारणा को संयुक्त संचार और सेंसिंग (JCAS) के रूप में जाना जाता है।

चुनौतियां और ओपन रिसर्च क्षेत्र

हालांकि संभावित बहुत बड़ा है, इन चरण मॉडुलन रुझानों को व्यावहारिक बनने से पहले कई बाधाओं को दूर किया जाना चाहिए।

जटिलता और बिजली की खपत

अल्ट्रा-प्रीज़ फेज ट्रैकिंग, एआई इन्फेरेशन और ओएएम प्रसंस्करण सभी महत्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल पावर की मांग करते हैं। एक 6G बेस स्टेशन को वास्तविक समय के चरण अंशांकन के साथ हजारों समानांतर धाराओं को संसाधित करने की आवश्यकता हो सकती है। ऊर्जा कुशल हार्डवेयर त्वरक (जैसे, समर्पित ASIC या इन-मेमोरी कंप्यूटिंग) की जांच बिजली बजट को स्वीकार्य रखने के लिए की जा रही है। इसके अतिरिक्त, चरण बदलाव और ऑसीलेटर खुद ओवरहेड लागत में योगदान करते हैं। बाहरी लिंक: Ericsson - 6G: एक साइबर-पैसिव वर्ल्ड (व्हाइट पेपर) ] को कनेक्ट करना।

एआई एकीकरण की सुरक्षा निहितार्थ

एआई-संचालित चरण मॉड्यूलेशन नई हमला सतहों को पेश करता है। Adversaries प्रशिक्षण डेटा में हेरफेर कर सकते हैं या चरण के गलत संरेखण का कारण बन सकते हैं, जिससे इनकार-ऑफ-सर्विस या एवरेस्ट्रोपिंग की ओर जाता है। इसके अलावा, मशीन लर्निंग मॉडल पर निर्भरता प्रणाली को प्रमाणित करने के लिए कम पारदर्शी और कठिन बनाती है। भौतिक परत के लिए ]robust और समझाए जाने योग्य AI में अनुसंधान की जरूरत है, चरण राज्यों और उपयोगकर्ता प्रमाणीकरण के बीच क्रिप्टोग्राफिक बाध्यकारी के साथ।

निष्कर्ष

चरण मॉड्यूलेशन प्रौद्योगिकियों को एक परिपक्व भौतिक परत घटक से 6G नेटवर्क के लिए एक बहुफेसेबल एनिमाइजर में विकसित किया गया है। अल्ट्रा-प्रीज़ चरण नियंत्रण, एआई-एनहैंस्ड सुधार, ओएएम मल्टीप्लेक्सिंग और हाइब्रिड मॉडुलन योजनाएं वर्णक्रमीय दक्षता और विश्वसनीयता में बड़े पैमाने पर लाभ का वादा करती हैं। इन नवाचारों को हार्डवेयर में सफलताओं से कम किया जाता है-कम चरण-शोर ऑसीलेटर्स, उच्च-रिज़ॉल्यूशन डीएसी, और फिर से कॉन्फ़िगर करने योग्य सतहों के बारे में। मानकीकरण के प्रयासों के रूप में, 3GPP और IEEE जैसे अकादमिक, उद्योग और मानकों के बीच निरंतर सहयोग आवश्यक होगा। 6G के लिए सड़क सिर्फ तेजी से रेडियो के बारे में अधिक सटीक रूप में जुड़ा हुआ है।