Чаҳорчӯбаи моделсозии байниқабатӣ аз PHY то система равиши арзёбиест, ки дар як занҷираи симулятсия пайгирӣ мекунад, ки чӣ гуна тағйирёбандаҳои қабати физикӣ, аз ҷумла басомади интиқолдиҳанда, паҳншавӣ, тақвияти антенна, самтнокӣ ва дахолат ба мутобиқсозии пайванд, тақсими захираҳои MAC ва ниҳоят нишондиҳандаҳои фаъолияти сатҳи система интиқол меёбанд. Таҳқиқоти Navneet Kaur ва Lav Gupta бо истифода аз 5G Toolbox ва 6G Exploration Library дар MATLAB R2025b заминаи 5G-ро бо конфигуратсияи ба 6G нигаронидашуда дар ҳамон минтақаи хизматрасонии 500 m × 500 m муқоиса мекунад. Дар симулятсия барои 5G чор пойгоҳи базавӣ ва 200 таҷҳизоти корбар (UE), барои сенарияи ба 6G нигаронидашуда нӯҳ пойгоҳи базавӣ ва 400 UE истифода шудааст. Дар натиҷаҳо throughput-и умумии конфигуратсияи ба 6G нигаронидашуда аз 3,391 Gbps ба 33,282 Gbps зиёд мешавад, дар ҳоле ки таъхири миёна аз 2,44 ms ба 0,38 ms, талафи баста аз %2,42 ба %1,45 ва энергия/bit аз 15,788 nJ/bit ба 0,936 nJ/bit коҳиш меёбад. Дар муқобил, фарогирии шабака аз %80,0 ба %76,8 паст мешавад. Ин қиматҳо аз шабакаи воқеии саҳроии 6G не, балки аз симулятсияи идорашавандаи система бо параметрҳои мушаххас ва қисман фарзиявии ба 6G нигаронидашуда гирифта шудаанд; бинобар ин, онҳоро ҳамчун фаъолияти кафолатноки стандарти ниҳоии 6G шарҳ додан мумкин нест.

Саҳми асосии илмии таҳқиқот танҳо ба хулосаи “6G тезтар аст” маҳдуд намешавад. Муҳаққиқон дар як занҷираи ягонаи сабабии модел пайгирӣ мекунанд, ки тақвияти баландтари антенна, интиқоли самтнок, ҷудосозии дахолат ва дастгирии RIS ба SINR чӣ гуна таъсир мекунанд; SINR чӣ гуна сатҳҳои баландтари MCS-ро имконпазир месозад; ин самаранокии спектрӣ ва throughput-и корбарро чӣ гуна тағйир медиҳад; ва ниҳоят натиҷаҳои системавӣ, аз ҷумла throughput, таъхир, эътимоднокии баста, дастрасии канал ва энергия/bit чӣ гуна шакл мегиранд.

Масъалаи асосие, ки таҳқиқот ҳал кардан мехоҳад

Дар адабиёти 6G ҳадафҳое чун суръати хеле баланди маълумот, таъхири хеле кам, самаранокии баланди энергия ва минтақаҳои нави спектрӣ зиёд баррасӣ мешаванд. Аммо таҳқиқоте, ки дар шароити яксон ба таври миқдорӣ пайгирӣ кунанд, ки беҳбудии пешниҳодшуда дар қабати физикӣ дар шабакаи воқеии бисёрҳуҷайра аз сифати пайваст то тақсими захираҳои MAC ва KPI-ҳои сатҳи система чӣ гуна паҳн мешавад, маҳдудтаранд.

Ин таҳқиқот кӯшиш мекунад ин холигиро бо иҷрои конфигуратсияҳои 5G ва ба 6G нигаронидашуда дар як минтақаи хизматрасонӣ, равиши трафик, тақсимоти корбарон, ҷараёни ҳисоб ва таърифҳои KPI бартараф кунад. Ҳамин тавр, ҳадаф он аст, ки тағйироти байни ду сенария на танҳо аз тарҳҳои гуногуни симулятсия, балки аз параметрҳои муайяншудаи радио, антенна, паҳншавӣ ва зичӣ сарчашма гиранд.

Арзёбии Байниқабатӣ аз PHY то Система Чист?

Арзёбии байниқабатӣ аз PHY то система равиши моделсозиест, ки таъсирҳои пайдарпайи шароити сигнал ва паҳншавии қабати физикиро ба мутобиқсозии пайванд, тақсими захираҳои MAC ва нишондиҳандаҳои фаъолияти сатҳи система дар як занҷираи ҳисоб пайгирӣ мекунад. Дар ин таҳқиқот талафи роҳ, LOS/NLOS, сояафканӣ, сустшавии Rayleigh, тақвияти антенна ва самтнокӣ ва дахолат аввал SINR-ро муайян мекунанд; SINR MCS ва самаранокии спектрии интихобшударо, онҳо throughput ва таъхири корбарро, натиҷаҳои корбар бошанд KPI-ҳои система, аз ҷумла throughput-и умумӣ, фарогирӣ, CSSR, сатҳи drop ва дастрасии каналро шакл медиҳанд.

Минтақаи умумии шабака ва сохтори корбарон

Ҳар ду сенария дар минтақаи хизматрасонии 500 m × 500 m сохта шудаанд. Заминаи 5G чор пойгоҳи базавӣ ва 200 UE, сенарияи ба 6G нигаронидашуда бошад нӯҳ пойгоҳи базавӣ ва 400 UE-ро дар бар мегирад. Тақсимоти UE дар ҳар ду сенария барои муаррифии ҳамон синфҳои трафик сохта шудааст:

• %60 смартфон,
• %30 дастгоҳи IoMT,
• %10 корбари AR/VR.

Ин тақсимот трафики умумии мобилӣ, трафики сенсор/мониторинги саломатӣ ва барномаҳои серсуръати маълумоти ҳассос ба таъхирро намояндагӣ мекунад. Таҳқиқот танҳо самти downlink-ро модел мекунад; uplink PHY, идоракунии қувваи uplink ва рафтори uplink scheduler ба симулятсия дохил нестанд.

Конфигуратсияи физикии 5G ва ба 6G нигаронидашуда

Дар ин ҷо як нуктаи муҳими методологӣ ҳаст: 30 GHz, 4096-QAM, ҳашт қабати фазоӣ, тақвияти RIS ва баъзе параметрҳои энергия/таъхир ҳамчун “стандарти анҷомёфтаи 6G” истифода намешаванд. Манбаъ онҳоро ҳамчун интихобҳои моделсозии ба 6G нигаронидашуда, ки тамоюлҳои шабакаҳои ояндаро намояндагӣ мекунанд, ҷой медиҳад.

Интихоби пойгоҳи базавӣ

Барои ҳар UE масофаи уфуқии Евклидӣ то ҳамаи пойгоҳҳои базавӣ ҳисоб карда шуда, наздиктарин пойгоҳ ҳамчун ҳуҷайраи хизматрасон интихоб мешавад:

\[ b_0=\arg\min_b d_{2D}(u,b), \qquad d_{\min}=d_{2D}(u,b_0) \]

Дар ин ҷо \(b_0\) индекси пойгоҳи базавии хизматрасон ва \(d_{2D}(u,b)\) масофаи уфуқии байни UE \(u\) ва пойгоҳи базавии \(b\)-ро нишон медиҳад. Пойгоҳҳои дигари базавӣ аз назари ҳамон UE ҳамчун манбаи дахолат баррасӣ мешаванд.

Масофаи 3B ва модели LOS/NLOS

Масофаи уфуқӣ бо фарқи баландии пойгоҳи базавӣ ва корбар якҷо карда шуда, масофаи сеченакаи пайваст ҳисоб мешавад:

\[ d_{3D}=\sqrt{d_{2D}^{2}+(h_{BS}-h_{UT})^{2}} \]

Таснифи LOS/NLOS бо равиши эҳтимолияти вобаста ба масофа дар асоси 3GPP TR 38.901 анҷом дода мешавад. Эҳтимолияти умумии LOS, ки дар манбаъ истифода шудааст:

\[ P_{\mathrm{LOS}}(d)=\frac{18}{d} +e^{-d/C}\left(1-\frac{18}{d}\right) \]

мебошад. \(C\) собити сустшавии вобаста ба сенария аст; дар таҳқиқот барои UMa 63 ва барои UMi 36 истифода шудааст. Агар тағйирёбандаи Uniform \(u\in[0,1]\) аз \(P_{\mathrm{LOS}}\) хурд бошад, пайваст LOS ва дар акси ҳол NLOS таъин мешавад.

Талафи роҳи LOS дар шакли умумӣ:

\[ PL_{\mathrm{LOS}} =a+b\log_{10}(d_{3D})+20\log_{10}(f_c) \]

ҳисоб карда мешавад, дар пайвасти NLOS бошад:

\[ PL_{\mathrm{NLOS}} =\max(PL'_{\mathrm{NLOS}},PL_{\mathrm{LOS}}) \]

истифода мешавад. Амалиёти максимум аз ҷиҳати физикӣ пешгирӣ мекунад, ки талафи NLOS аз талафи LOS-и ҳамон пайваст камтар барояд.

Сояафканӣ ва сустшавии Rayleigh

Барои тағйирпазирии миқёси калони канал сояафкании Gaussian бо миёнаи сифр ва инҳирофи стандартии 8 dB илова мешавад:

\[ PL_{\mathrm{total}}=PL+X_\sigma \]

Барои сустшавии чандроҳаи миқёси хурд тақвияти қувваи Rayleigh аз тақсимоти экспоненсиалии миёнааш як намуна гирифта мешавад:

\[ g_{\mathrm{Rayleigh}}\sim \mathrm{Exponential}(1) \]

ва ба соҳаи dB:

\[ G^{dB}_{\mathrm{Rayleigh}} =10\log_{10}(\max(\varepsilon,g_{\mathrm{Rayleigh}})) \]

табдил дода мешавад. \(\varepsilon\) ҳадди поёнии хурди мусбатест, ки ноустувории ададиро пешгирӣ мекунад.

Дастгирии RIS

Сатҳи оқилонаи бозтанзимшаванда (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) танҳо дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда ҳамчун тақвияти детерминистии link-budget модел шудааст. Таҳқиқот:

• дар фосилаи 80–300 m +5 dB,
• дар фосилаи 300–600 m +2,5 dB

тақвияти RIS-ро муайян мекунад. Ин қиматҳо коэффитсиентҳои муқарраркардаи стандарт нестанд; манбаъ онҳоро ошкоро ҳамчун тақрибҳои симулятсионии бар интуитсияи физикӣ асосёфта тавсиф мекунад. Таъсир ба талафи умумии роҳ:

\[ PL^{RIS}_{tot}=PL_{tot}-\Delta_{RIS}(d) \]

мебошад. Аз ин рӯ, RIS дар ин модел симулятсияи муфассали оптимизатсияи воқеии сатҳи электромагнитӣ не, балки тақвияти иловагии link-budget-и вобаста ба масофа аст.

Интиқоли самтнок ва ҷудосозии дахолат

Тақвияти самтноке, ки ба пайвасти матлуб татбиқ мешавад:

\[ G_{dir}=10\log_{10}(\max(1,N_{\mathrm{Layers}})) \]

муайян шудааст. Дар ҳолати ба 6G нигаронидашуда ба он боз +3 dB илова мешавад:

\[ G_{dir,6G}=G_{dir}+3\ \mathrm{dB} \]

Барои пайвастҳои дахолаткунанда самтнокӣ бо ҳади алоҳидаи ҷудосозӣ ифода мешавад:

\[ I_{iso}=3+1.3\log_2(\max(1,N_{\mathrm{Layers}})) \]

ва дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда:

\[ I_{iso,6G}=I_{iso}+5 \]

истифода мешавад. Манбаъ махсус қайд мекунад, ки ин коэффитсиентҳоро стандарт муайян накардааст; онҳо параметрҳои моделсозие мебошанд, ки барои тахминан ифода кардани таъсири геометрияи антенна ва рафтори beamforming дар сатҳи система интихоб шудаанд.

Қувва ба ҳар блоки захира

Фарз карда мешавад, ки қувваи умумии пойгоҳи базавӣ байни блокҳои захира баробар тақсим мешавад. Нормализатсия:

\[ \Delta_{RB}=10\log_{10}(N_{RB}) \]

анҷом дода мешавад. Қувваи сигнали хизматрасон ба ҳар RB:

\[ P_{\mathrm{sig,RB}} =P_{tx}-PL_{tot}+G_{BS}+G_{UE}+G_{dir} -10\log_{10}(N_{RB}) \]

мебошад.

Барои як пойгоҳи базавии дахолаткунанда:

\[ P_{b,RB} =P_{tx}-PL_b+G_{\mathrm{Rayleigh},b} +G_{BS}+G_{UE}-I_{iso}-\Delta_{RB} \]

ба даст меояд ва қувваҳои ҳамаи пойгоҳҳои базавии ғайрихизматрасон дар соҳаи хаттӣ ҷамъ шуда, inter-cell interference-и умумӣ муайян карда мешавад.

Садои ҳароратӣ ва SINR

Садои ҳароратӣ ба ҳар RB:

\[ N_{RB,dBm} =-174+10\log_{10}(B_{RB})+NF \]

ҳисоб карда мешавад. Дар таҳқиқот коэффитсиенти садои қабулкунанда \(NF=7\) dB аст. \(-174\) dBm/Hz зичии спектрии қувваи садои ҳароратиро дар ҳарорати тақрибан 290 K ифода мекунад.

SINR дар соҳаи хаттӣ:

\[ SINR= \frac{P_{\mathrm{sig,RB}}} {P_{\mathrm{intf,RB}}+P_{\mathrm{noise,RB}}} \]

ва барои гузориш:

\[ \gamma_{dB}=10\log_{10}(SINR) \]

ҳисоб карда мешавад.

Мутобиқсозии пайванд аз SINR ба MCS

Ҳар вуруди MCS бо ҳадди SINR, модулятсия, bit ба ҳар рамз ва таносуби рамзгузорӣ муайян мешавад:

\[ \{\gamma_{th},mod,b,R\} \]

Барои кам кардани интихоби аз ҳад хушбинона аз SINR-и ҳисобшуда маржаи бехатарии 1,5 dB тарҳ мешавад:

\[ \gamma_{eff}=SINR_{dB}-1.5\ \mathrm{dB} \]

Сипас баландтарин MCS, ки шарти ҳаддиро қонеъ мекунад, интихоб мешавад:

\[ MCS=\arg\max_k\{k:\gamma_{eff}\geq \gamma_{th,k}\} \]

Модели BER, BLER ва PER

Маржаи SINR нисбат ба ҳадди MCS-и интихобшуда:

\[ \Delta\gamma=\gamma_{dB}-\gamma_{th} \]

муайян мешавад. BER:

\[ BER= \min\left( 0.5, \max\left(10^{-7}, BER_0\,10^{-0.2\Delta\gamma}\right) \right) \]

тақрибан модел шудааст. Ин таҳлили link-level waveform не, балки равиши симулятсияи системаи ҳассос ба MCS аст.

Модели логистикии BLER:

\[ BLER_{log}= \frac{1}{1+\exp(\alpha(\gamma_{dB}-\gamma_{th}))} \]

мебошад. \(\alpha\) барои 5G 0,9 ва барои конфигуратсияи ба 6G нигаронидашуда 1,3 гирифта шудааст. Ин коэффитсиентҳо низ дар манбаъ ҳамчун қиматҳои моделсозии бо калибркунӣ интихобшуда муайян шудаанд.

Ҳаде, ки аз хатогиҳои bit дар баста ҳосил мешавад:

\[ BLER_{bits}=1-(1-BER)^{N_{bits}} \]

ва эҳтимолияти умумии хатои баста:

\[ PER= \min\left( 0.5, \max\left(10^{-6}, 0.6BLER_{log}+0.4BLER_{bits} \right) \right) \]

муайян мешавад. Вазнҳои 0,6/0,4 ба стандарт тааллуқ надоранд; онҳо коэффитсиентҳои калибршудаи дар симулятсия истифодашуда мебошанд.

Қабати самараноки MIMO ва самаранокии спектрӣ

Фарзияе, ки дар шароити бади пайваст ҳамаи қабатҳои танзимшудаи MIMO самаранок истифода шуда наметавонанд, бо равиши зерин ифода мешавад:

\[ L_{eff} =\min\left( N_L,\, 1+0.5\log_2(1+\gamma_{lin}) \right) \]

Самаранокии хоми спектрӣ:

\[ SE_{raw}=b\,R\,L_{eff} \]

ва самаранокии ниҳоии спектрии пайванд:

\[ SE=\min(SE_{raw},14) \]

ҳисоб карда мешавад. Ҳадди 14 bps/Hz ҳадди стандарти 3GPP нест; дар манбаъ он ҳамчун ҳадди болоии консервативии симулятсия барои маҳдуд кардани арзёбиҳои аз ҳад баланди система муайян шудааст.

Қабати MAC: тақсими баробари захираҳо

Дар қабати MAC абстраксияи full-buffer ва equal-share scheduler истифода шудааст. Паҳнои умумии PDSCH-и пойгоҳи базавӣ байни корбарони ба он ҳуҷайра пайвастшуда баробар тақсим мешавад:

\[ B_{UE}= \frac{B_{PDSCH}}{N_{UE,onBS}} \]

Ин равиш оптимизатсияи вақт-басомад ва QoS-и scheduler-и воқеии истеҳсолиро модел намекунад; он кам шудани паҳнои банд ба ҳар корбарро бо зиёд шудани сарбории ҳуҷайра ба таври сода ва такрорпазир ифода мекунад.

Throughput

Throughput ба ҳар корбар:

\[ T_{UE} = \frac{SE\cdot B_{UE}\cdot(1-PER)}{10^9} \quad \mathrm{Gbps} \]

ва маҷмӯи шабака:

\[ T_{agg}=\sum_{u\in all}T_{UE}(u) \]

мебошад.

Ҷузъҳои таъхир

Давомнокии slot бо нумерологияи NR:

\[ \mu=\log_2\left(\frac{SCS}{15\,\mathrm{kHz}}\right), \qquad T_{slot}=\frac{1\,\mathrm{ms}}{2^\mu} \]

ҳисоб мешавад. Дар мисоли манбаъ 30 kHz SCS давомнокии slot-и 0,5 ms ва 120 kHz SCS давомнокии 0,125 ms медиҳад.

Таъхири коркард дар модел доимӣ гирифта шудааст:

\[ T_{proc}= \begin{cases} 1.0\,\mathrm{ms}, & 5G\\ 0.1\,\mathrm{ms}, & 6G\text{-yönelimli} \end{cases} \]

Қимати 0,1 ms дар ин ҷо арзиши ҳатмии ченшуда дар таҷҳизоти воқеии 6G нест; ин фарзияест, ки коркарди суръатёфтаи baseband-и ояндаро намояндагӣ мекунад.

Таъхири паҳншавӣ:

\[ T_{prop}=\frac{d}{c}, \qquad c=3\times10^8\,\mathrm{m/s} \]

ва таъхири интиқол барои бастаи 1500 байтӣ:

\[ T_{tx}=\frac{L_{bits}}{T_{UE}}, \qquad L_{bits}=1500\times8 \]

муайян мешавад. Ҷамъ:

\[ Latency=T_{slot}+T_{proc}+T_{prop}+T_{tx} \]

мебошад. Модел таъхири навбат ва scheduler-и муфассалро дар бар намегирад.

Модели jitter

Jitter:

\[ Jitter_i=\beta(1+0.5U)\ \mathrm{ms}, \qquad U\sim Uniform[0,1] \]

сохта мешавад. \(\beta\) ҳамчун %10-и давомнокии slot интихоб мешавад: барои 5G тақрибан 0,05 ms ва барои сенарияи ба 6G нигаронидашуда тақрибан 0,01 ms. Аз ин рӯ, қисми муҳими натиҷаи jitter мустақиман аз фарзияи вақтбандии дар симулятсия муайяншуда бармеояд.

Модели энергия/bit

Қувваҳои номиналии UE аз рӯйи синфи дастгоҳ:

• смартфон: 0,2 W,
• IoMT: 0,05 W,
• AR/VR: 0,8 W

муайян шудаанд. Қувваи самаранок:

\[ P_{UE,eff}= \begin{cases} P_{UE}, & 5G\\ P_{UE}\times0.35\times0.90, & 6G\text{-yönelimli} \end{cases} \]

мебошад. Омилҳои 0,35 ва 0,90 аз тарафи стандарт дода нашудаанд. Якум фарзияи самаранокии сахтафзор/радиои ба 6G нигаронидашуда ва дуюм сабукии %10-и duty-cycle-ро ифода мекунад.

Энергия/bit:

\[ E_b= \frac{P_{UE,eff}} {T_{UE}\times10^9} \quad \mathrm{J/bit} \]

ҳисоб карда мешавад. Аз ин рӯ, бартарии энергия дар тарафи 6G на танҳо аз тақвиятҳои пайванди радио, балки аз фарзияи қувваи самараноки пасттари UE, ки модел пешакӣ муайян кардааст, низ таъсир мегирад.

Самаранокии спектрии система

Паҳнои умумии банди банақшагирифташуда:

\[ B_{sched}=B_{PDSCH}\cdot N_{BS} \]

ва самаранокии спектрии система:

\[ \eta=\frac{T_{agg}}{B_{sched}} \]

ҳисоб карда мешавад. Барои ифодаи сигнали идоракунӣ, сигналҳои истинод, сарлавҳаҳо ва сарбории scheduler дар 5G %25 ва дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда %20 overhead истифода мешавад:

\[ \eta_{final}=\eta(1-overhead) \]

Дар ин ҳолат барои 5G \(0.75\eta\) ва барои сохтори ба 6G нигаронидашуда \(0.80\eta\) ба даст меояд. Ин қиматҳои overhead низ фарзияҳои калибршудаи системавии таҳқиқот мебошанд.

KPI-ҳои дастрасӣ, мавҷудият ва фарогирӣ

Барои CSSR ҳадди admission-и 4 dB SINR истифода шудааст:

\[ admit=\mathbf{1}\{\gamma_{dB}>4\,\mathrm{dB}\} \]

\[ CSSR(\%)=100\cdot mean[admit] \]

Сатҳи басташавӣ:

\[ Blocked\ Rate(\%)=100-CSSR(\%) \]

Дастрасии канал дар баробари ҳадди SINR шарти \(PER<0.10\)-ро талаб мекунад:

\[ access= \mathbf{1}\{\gamma_{dB}>4\,\mathrm{dB}\land PER<0.10\} \]

Фарогирӣ бошад бо usable throughput ва маржаи SINR-и хоси технология муайян шудааст:

\[ covered= \mathbf{1} \{T_{UE}>10^{-5}\land \gamma_{dB}>(4-m)\} \]

Дар ин ҷо \(m=2\) dB барои 5G ва \(m=3\) dB барои сенарияи ба 6G нигаронидашуда истифода шудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Занҷираи коркарди симулятсия

1. Сенарияи 5G ё ба 6G нигаронидашуда интихоб мешавад.
2. Параметрҳои интиқолдиҳанда, PDSCH, антенна, RIS, қувва ва паҳншавӣ омода мешаванд.
3. Пойгоҳҳои базавӣ ва корбарон дар ҳамон минтақаи хизматрасонӣ ҷойгир карда мешаванд.
4. Ҳар UE ба наздиктарин пойгоҳи базавӣ пайваст мешавад.
5. Барои пайвастҳои хизматрасон ва дахолаткунанда талафи роҳ, LOS/NLOS, сояафканӣ ва сустшавии Rayleigh ҳисоб мешаванд.
6. Дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда дар масофаҳои муносиб тақвияти RIS илова мешавад.
7. Таъсири антенна/самтнокӣ ва ҷудосозии дахолат татбиқ мешаванд.
8. Дар сатҳи RB сигнал, дахолат ва садо ҳисоб шуда, SINR ёфта мешавад.
9. Аз SINR MCS, BER, BLER, PER ва самаранокии спектрӣ ҳосил мешаванд.
10. UE-ҳо аз рӯйи пойгоҳҳои базавии хизматрасон гурӯҳбандӣ ва паҳнои PDSCH баробар тақсим мешавад.
11. Throughput, latency, jitter ва energy/bit-и корбар ҳисоб мешаванд.
12. Натиҷаҳо дар сатҳи система якҷо шуда, KPI-ҳои throughput-и умумӣ, фарогирӣ, CSSR, blocking, drop, channel availability ва RB utilization сохта мешаванд.

Тақсимоти модулятсия

Мувофиқи натиҷаҳои Figure 2-и манбаъ, %53,5-и корбарони 5G 256-QAM-ро интихоб мекунанд, %17,0 QPSK, %8,0 16-QAM истифода мекунанд ва %20,0 берун аз ҳадди минималии MCS мемонанд.

Дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда тақсимот ба модулятсияҳои баландтар мегузарад: %34,0 4096-QAM, %12,2 1024-QAM ва %10,0 256-QAM интихоб мекунанд. Сатҳи QPSK ба %5,5 паст мешавад. Бо вуҷуди ин, ҳиссаи корбарони берун аз MCS-и минималӣ ба %23,2 зиёд мешавад. Манбаъ инро ба талафи баландтари паҳншавӣ дар 30 GHz, ки махсусан ба UE-ҳои дуртар таъсир мекунад, вобаста мекунад.

Ин натиҷа муҳим аст: сохтори ба 6G нигаронидашуда ҳамзамон ҳам иқтидори баландтари самаранокии спектрӣ ва ҳам ҳассосияти баландтари паҳншавӣ дар канори ҳуҷайраро нишон медиҳад.

Оё Сенарияи Ба 6G Нигаронидашуда Дар Ин Таҳқиқот Аз Ҳар Ҷиҳат Аз 5G Беҳтар Аст?

Не. Симулятсия дар конфигуратсияи ба 6G нигаронидашуда дар throughput, таъхир, талафи баста, SINR, самаранокии спектрӣ, jitter, энергия/bit ва баъзе нишондиҳандаҳои муттасилӣ беҳбудӣ ба вуҷуд меорад, аммо фарогирии шабакаро аз %80,0 ба %76,8 коҳиш медиҳад. Манбаъ ин ақибравиро ба талафи баландтари роҳ ва ҳассосият ба blockage дар 30 GHz алоқаманд мекунад; ҷойгиркунии зичтари пойгоҳҳои базавӣ, тақвияти баланди антенна, самтнокӣ ва дастгирии RIS талафро қисман ҷуброн мекунанд, вале пурра бартараф намекунанд.

Натиҷаҳои якҷояшудаи KPI-и система

Чаро throughput тақрибан даҳ маротиба зиёд мешавад?

Афзоиши throughput-и умумӣ аз 3,391 Gbps ба 33,282 Gbps натиҷаи як хусусияти PHY нест. Дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда паҳнои умумии банди банақшагирифташуда аз 98,3 MHz ба 396,0 MHz зиёд мешавад; нӯҳ пойгоҳи базавӣ нисбат ба чор пойгоҳ ҳамон минтақаро зичтар хизмат мерасонанд; SINR-и баландтар MCS-и баландтар ва қабатҳои фазоии самараноки бештарро имконпазир мекунад; эҳтимолияти хатои баста низ коҳиш меёбад. Ҳамаи ин ҷузъҳо дар муодилаи throughput якҷоя таъсир мекунанд.

Чаро таъхир коҳиш меёбад?

Дар коҳиши таъхир аз 2,44 ms ба 0,38 ms се ҷузъи модел махсусан муҳиманд. Якум, давомнокии кӯтоҳтари slot бо сабаби 120 kHz SCS. Дуюм, таъхири коркарди бевосита 0,1 ms қабулшуда дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда. Сеюм, throughput-и баландтари корбар таъхири интиқоли \(T_{tx}\)-ро кам мекунад. Азбаски модел таъхири навбатро дар бар намегирад, ин натиҷа бо таъхири пурраи end-to-end-и шабакаи тиҷоратӣ як чиз нест.

SINR ва эътимоднокӣ

Миёнаи SINR аз 20,10 dB ба 24,24 dB зиёд мешавад. Манбаъ инро бо тақвияти баланди антеннаҳои BS/UE, самтнокии қавитар, ҷудосозии дахолат ва дастгирии RIS алоқаманд мекунад. SINR-и баландтар истифодаи MCS-и баландро дар марҳилаи link adaptation зиёд карда, эътимоднокии бастаро тавассути занҷираи BER/BLER/PER беҳтар мекунад.

Талафи миёнаи баста аз %2,42 ба %1,45 коҳиш меёбад. Сатҳи call drop аз %6,88 ба %6,25 паст шуда, channel availability аз %74,5 ба %75,0 зиёд мешавад.

Чаро CSSR ва call blocking тағйир намеёбанд?

Дар ҳар ду конфигуратсия CSSR тақрибан %80 ва сатҳи call-blocked тақрибан %20 аст. Сабаб он аст, ки қарори admission дар модел ба ҳадди доимии 4 dB SINR вобаста шудааст. Аз ин рӯ, натиҷа исбот намекунад, ки муваффақияти барқарор кардани занг дар шабакаҳои воқеии оператории 6G ҳатман бо 5G яксон хоҳад буд; он танҳо нишон медиҳад, ки дар симулятсияи бо ҳамин қоидаи admission сохташуда ду сенария ба ҳамон KPI-и система мерасанд.

Мубодилаи фарогирӣ

Фарогирӣ дар 5G %80,0 ва дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда %76,8 аст. Манбаъ инро бо талафи қавитари вобаста ба масофа дар басомади баланд алоқаманд мекунад. 30 GHz нисбат ба 3,5 GHz ба blockage ва path-loss ҳассостар аст. Зичсозӣ то нӯҳ пойгоҳи базавӣ, тақвияти антеннаи BS-и 25 dBi, самтнокӣ ва дастгирии RIS ин камбудиро коҳиш медиҳанд, аммо пурра бартараф намекунанд.

Натиҷаҳои CDF-и тақсимоти корбарон

Дар Figure 5-и манбаъ каҷҳои CDF-и ба 6G нигаронидашуда умуман ба тарафи фаъолияти беҳтар мегузаранд. Медианаи SINR тақрибан 25–27 dB, дар ҳоле ки дар 5G тақрибан 18–20 dB аст. Throughput-и медианӣ ба ҳар корбар аз тақрибан 0,05 Gbps ба ҳудуди 0,12 Gbps зиёд мешавад. Медианаи самаранокии спектрӣ дар 5G тақрибан 7 bps/Hz ва дар сохтори ба 6G нигаронидашуда тақрибан 10 bps/Hz аст. Дар тақсимоти энергия/bit низ манбаъ гузариш аз банди медиании тақрибан 20–30 nJ/bit ба банди тақрибан 8–12 nJ/bit-ро хабар медиҳад.

Ин қиматҳои CDF хонишҳои тақрибии тақсимот аз Figure 5 мебошанд; онҳоро набояд бо миёнаҳои дақиқи система дар Table II омехта кард.

Рафтори вобаста ба масофа

Figure 6 ва Figure 7 нишон медиҳанд, ки бо зиёд шудани масофа аз пойгоҳи базавӣ сифати пайваст дар ҳар ду конфигуратсия тағйир меёбад. Дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда корбарони наздик ба пойгоҳ аз тақвияти баланди антенна ва самтнокӣ сахт баҳра мебаранд, дар ҳоле ки бинобар 30 GHz диапазони динамикии received-power-и корбарони дур васеътар аст.

Манбаъ қайд мекунад, ки SINR дар 5G асосан дар фосилаи 0–30 dB аст, дар корбарони наздики ба 6G нигаронидашуда қиматҳои 20–40 dB дида мешаванд. Throughput-и 6G дар масофаҳои кӯтоҳ ба тақрибан 0,10–0,25 Gbps мерасад, дар ҳоле ки қиматҳои 5G асосан аз 0,05 Gbps кам мемонанд. Таъхири аксари корбарони ба 6G нигаронидашуда аз 1 ms кам аст, дар тақсимоти 5G бошад фосилаи тақрибан 2–6 ms дида мешавад.

Аммо нуқтаҳои хоми ададии ин шаклҳо дар PDF ҳамчун ҷадвал дода нашудаанд. Аз ин рӯ, қиматҳои тақрибии дар график дидашуда набояд дар графики аз нав сохташавандаи Verianla ҳамчун нуқтаҳои дақиқи ченкунӣ истифода шаванд.

Занҷираи сабабу натиҷаи байни қабатҳо

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар муҳити симулятсияи муайяншуда конфигуратсияи ба 6G нигаронидашуда нисбат ба заминаи 5G throughput-и умумии хеле баландтар ҳосил мекунад.
• Дар доираи модели муайяншудаи slot ва processing-delay таъхири миёна ба таври назаррас коҳиш меёбад.
• Бо самтнокии баландтар, тақвияти антенна, ҷудосозии дахолат ва тақвияти RIS миёнаи SINR зиёд мешавад.
• SINR-и баланд интихоби MCS-и баландтар ва самаранокии спектрии бештарро имконпазир мекунад.
• Талафи баста ва сатҳи call-drop дар симулятсия коҳиш меёбанд.
• Бо сабаби талафи паҳншавии 30 GHz фарогирӣ каме паст мешавад.
• Фарқи фаъолият на ба як параметр, балки ба омезиши тағйирот дар сатҳҳои PHY, link, MAC ва система вобаста аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Ин таҳқиқот ченкунии шабакаи воқеии тиҷоратии 6G нест.
• 4096-QAM, тақвияти RIS, processing delay, омилҳои коҳиши энергия ва баъзе коэффитсиентҳои directional-isolation ҳамчун стандарти ниҳоии 6G тасдиқ нашудаанд.
• Натиҷаҳо исбот намекунанд, ки 6G дар ҳар ҷуғрофия ё ҳар сенарияи ҷойгиркунӣ аз 5G бартарӣ хоҳад дошт.
• Азбаски uplink модел нашудааст, рафтори дуҷонибаи end-to-end-и хизматрасонӣ исбот нашудааст.
• Трафики динамикӣ, scheduler-и муфассал, queueing, mobility ва handover модел нашудаанд.
• RIS ҳамчун оптимизатсияи воқеии электромагнитии канал/сатҳ ҳал нашуда, дар шакли тақвияти детерминистии dB ифода шудааст.
• Фоидаи энергия/bit танҳо аз шароити радио ба вуҷуд намеояд; ба он омили қувваи самараноки 0,35 × 0,90, ки барои 6G муайян шудааст, низ мустақиман таъсир мекунад.
• Натиҷаҳои симулятсияро ҳамчун фаъолияти воқеии саҳроӣ ё кафолати SLA-и оператор шарҳ додан мумкин нест.

Ёддошт Оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: From PHY to System: A Standards-Aligned Cross-Layer Framework for Quantitative Evaluation of 5G and 6G-Oriented Wireless Networks

Муаллифон: Navneet Kaur; Lav Gupta

Навъи манбаъ: Preprint-и таҳқиқотӣ.

Вазъи арзёбии ҳамтоён: Аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст. PDF-и манбаъ инро бо ибораи “This preprint research paper has not been peer reviewed” ошкоро нишон медиҳад.

Платформа: SSRN.

DOI: 10.2139/ssrn.7208052

Санаи сабти SSRN: 30 июли 2026.

Муассисаҳои муаллифон: Дар PDF-и манбаъ нишон дода нашудаанд; сабти SSRN низ аффилиатсияро пешниҳод намекунад.

Иҷозатнома: Дар манбаъ Creative Commons ё иҷозатномаи монанди он барои истифодаи дубора ба таври ошкоро нишон дода нашудааст. Аз ин рӯ, ба ҷойи нусхабардории айнании шаклҳои аслӣ, расмҳои хоси Verianla, ки робитаҳои илмӣ ва маълумоти ададии ошкорро нигоҳ медоранд, афзал дониста шаванд.

Платформаи симулятсия: MATLAB R2025b; MathWorks 5G Toolbox; MathWorks 6G Exploration Library.

Истинодҳои асосии стандарт/модел: Тамоюлҳои ITU IMT-2030, моделҳои паҳншавии 3GPP TR 38.901 UMa/UMi ва равиши блоки захира/нумерологияи асосёфта ба NR.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Таҳқиқот шабакаи воқеии саҳроии 6G, озмоиши мутобиқати стандарти воқеии 6G ё таҷрибаи шабакаи дуҷонибаи end-to-end нест. Коэффитсиентҳо ва фарзияҳои фаъолияти гуногун дар сенарияи ба 6G нигаронидашуда аз ҷониби манбаъ ҳамчун қиматҳои барои симулятсия калибршуда ё аз ҷиҳати физикӣ асоснокшуда муайян шудаанд. Аз ин рӯ, муқоисаи 5G–6G бояд танҳо дар доираи шартҳои модели муайяншуда шарҳ дода шавад.

Таҳқиқоти оянда: Манбаъ моделсозии uplink, трафики динамикӣ, mobility-aware scheduling, link adaptation ва beam management-и бо AI дастгиришаванда ва топологияҳои гетерогении шабакаи бисёрқабатаро ҳамчун тавсеаҳои оянда пешниҳод мекунад.