Türkiye’nin 5G Dönüşümünde Yeni Bir Paradigma

Türkiye’de gerçekleştirilen 5G spektrum ihalesi, iletişim teknolojilerinde yeni bir dönemin resmi başlangıcı olarak görülmekte ve ülkenin dijital dönüşüm vizyonu açısından kritik bir eşik teşkil etmektedir. Bu dönüşüm yalnızca daha yüksek mobil veri hızları anlamına gelmemektedir; aksine, iletişim altyapısının sosyal, ekonomik ve teknolojik katmanlarının yeniden tanımlandığı bütünsel bir değişimi ifade eder. Şehirlerin dijitalizasyonu, endüstriyel otomasyonun gelişimi, savunma uygulamalarındaki iletişim–algılama birleşimi (ISAC), sağlık teknolojilerindeki yenilikler ve yapay zekâ tabanlı gerçek zamanlı sistemler gibi pek çok alan, 5G’nin sunduğu düşük gecikme, yüksek kapasite ve güvenilirlik temelinde şekillenmektedir.

Bu dönüşümün başarısı, yalnızca sahada kurulan baz istasyonlarına ya da operatörlerin sunduğu hizmetlere bağlı değildir. 5G’nin fiziksel katman yapısı, modülasyon teknikleri, anten dizileri, çoklu erişim yapıları, kanal modelleri ve protokol katmanları son derece karmaşık matematiksel süreçlere dayanır. Dolayısıyla bu teknolojinin hayata geçmeden önce akademik ve mühendislik düzeyinde kapsamlı biçimde modellenmesi, simüle edilmesi, test edilmesi ve donanımsal olarak doğrulanması zorunluluk haline gelmiştir. İşte bu noktada MATLAB’in 5G Toolbox, HDL Coder, SoC Blockset ve ilgili FPGA destek paketleri kritik rol oynar; simülasyondan prototiplemeye, prototiplemeden gerçek zamanlı donanım testine uzanan uçtan uca bir mühendislik hattı sunar.

Türkiye’de 5G’nin Sosyo-Teknik Arka Planı

Türkiye’nin 5G’ye geçiş kararı, yalnızca bilgi iletişim sektöründe değil, toplumun hemen her alanında etkili olacak bir değişim anlamına gelmektedir. Akıllı şehirlerden sağlığa, endüstriyel üretimden savunma teknolojilerine kadar geniş bir yelpazede kritik yeniliklerin önünü açan bütünsel bir ekosistemi beraberinde getirmektedir.

• Akıllı şehir altyapılarının olgunlaşması, trafik yönetiminden enerji dağıtımına, güvenlik kameralarının gerçek zamanlı analizinden afet yönetim sistemlerine kadar pek çok kritik uygulamanın 5G’nin sunduğu yüksek bant genişliği ve düşük gecikme olmadan etkin şekilde işleyemeyeceğini gösteriyor.
• Endüstri 4.0’ın gerçek anlamda uygulanması, 5G’nin deterministik zamanlama özelliklerinin otomasyon robotları, AGV/AMR sistemleri ve fabrika içi özel ağlarda kritik görev üstlenmesi sayesinde Türkiye’nin üretim sektörü için küresel rekabet gücü açısından bir zorunluluk haline geliyor.
• Savunma sanayiinde iletişim ve algılamanın birleşimi, dünyada 6G hazırlıklarında en çok konuşulan kavramlardan biri olan Integrated Sensing and Communication (ISAC)’ın Türkiye’nin radar, SİHA ve elektronik harp kabiliyetleriyle birleştiğinde çok daha güçlü sistemlerin ortaya çıkmasını sağlayacağı anlamına geliyor.

Akademik ve Endüstriyel Tasarımın Temel Taşı: MATLAB 5G Toolbox

5G Toolbox, 3GPP NR (Yeni Radyo) fiziksel katmanının matematiksel olarak modellenmesi için son derece kapsamlı bir ortamdır. Akademik çalışmalarda teorik doğruluğun, endüstride ise standarda uygunluğun temel şart olduğu düşünülürse, bu toolbox hem simülasyon doğruluğu hem de esneklik açısından kritik bir rol oynar.

5G Toolbox; OFDM tabanlı dalga şekillerinin üretiminden LDPC/Polar kodlamaya, masif MIMO beamforming mimarilerinden FR1/FR2 kanal modellerine kadar tüm fiziksel katman bileşenlerini modelleyebilir. Üstelik PHY katmanının uçtan uca işleyişi, yani kodlamadan modülasyona, kanaldan eşitleyiciye ve hata oranı analizine kadar tüm aşamalar tek platformda bir araya gelir. Bu durum, tasarım sürecinin disiplinli ve tutarlı bir biçimde ilerlemesini sağlar.

Örneğin, Türkiye’de bir Ar-Ge ekibi yerli 5G modem ya da baz istasyonu tasarlamak istediğinde, ilk aşamada MATLAB 5G Toolbox içinde waveform üretir, kanal etkilerini test eder, beamforming tekniklerini dener ve elde edilen BER/BLER (Bit Error Rate/Block Error Rate) sonuçlarını analiz eder. Bu aşamada alınan sonuçlar, daha sonra FPGA üzerinde gerçekleştirilecek donanım uygulamalarının temel parametrelerini belirler.

Ray-Tracing Channel Görüntüsü

Gerçek Zamanlı 5G Sistemlerinin Vazgeçilmez Bileşeni: FPGA Ekosistemi

5G’nin gerektirdiği performans değerleri — örneğin 100 MHz üzeri bant genişlikleri, masif paralel anten dizileri, yüksek boyutlu FFT işlemleri — klasik işlemcilerin kapasitesini aşan yapıda olduğundan donanım hızlandırıcılar şarttır. FPGA’ler, paralel işlem yapısı ve deterministik çalışma prensibi sayesinde 5G fiziksel katmanının büyük kısmını gerçek zamanlı olarak çalıştırabilir.

FPGA’ler özellikle:

• OFDM modülasyon/demodülasyon zinciri
• Beamforming matris işlemleri
• Kanal kodlama ve kod çözme
• Zaman ve frekans senkronizasyon
• Yüksek hızlı I/Q işleme hatları

gibi yoğun hesaplama gerektiren bloklarda kritik rol oynar.

Türkiye’de özellikle savunma ve telekom alanındaki firmalar Xilinx Zynq UltraScale+, RFSoC ve Intel Stratix gibi FPGA platformlarını yoğun biçimde kullanmaktadır. Bu nedenle MATLAB ile FPGA arasında kusursuz bir geliştirme akışı sağlayan araçların önemi büyüktür.

Simülasyondan Donanıma: HDL Coder ve SoC Blockset’in Birleştirici Rolü

5G Toolbox içinde doğrulanan bir algoritmanın FPGA üzerinde çalıştırılabilmesi için HDL Coder devreye girer. Bu araç MATLAB & Simulink modellerini doğrudan sentezlenebilir HDL koduna dönüştürür. Böylece tasarımcıların karmaşık algoritmaları sıfırdan HDL olarak yazmasına gerek kalmaz; kaynak kullanımı, zamanlama analizi ve donanım optimizasyonları otomatik biçimde oluşturulur.

Bu süreç:

1. MATLAB’da tasarım
2. Simülasyon ve doğrulama
3. HDL Coder ile Verilog/VHDL üretimi
4. FPGA üzerinde test (FIL-FPGA in the Loop)
5. Geri bildirim ile tasarım iyileştirme

şeklinde döngüsel bir mimari oluşturur.

SoC Blockset ise FPGA + ARM gibi heterojen mimarilerin birlikte nasıl çalışacağını akademik ve endüstriyel düzeyde simüle eder. 5G sistemlerinde kontrol katmanı (MAC/RLC) genellikle ARM üzerinde çalışırken, fiziksel katman (PHY) FPGA üzerinde yürütülür. Bu birleşik yapı, 5G’nin gerçek zamanlı doğasına en uygun mimaridir.

RFSoC ile Gerçek Zamanlı Test Ortamlarının Oluşturulması

Simülasyon ve FPGA doğrulaması önemli adımlardır; fakat 5G’nin gerçek kablosuz ortamda nasıl performans göstereceğini anlamak için RF donanımı gereklidir. RFSoC platformları, entegre ADC/DAC birimleri sayesinde MATLAB–FPGA–RF akışını tamamlayan ideal bir prototipleme ortamı sunar.

Bu tür platformlar, Türkiye’de özellikle:

• 5G modem prototipleri
• Pasif bistatik radar çalışmaları
• mmWave iletişim araştırmaları
• ISAC projeleri
• Endüstriyel kablosuz otomasyon sistemleri için sıkça kullanılmaktadır. Çünkü RFSoC ile gerçek antenler üzerinden — MATLAB tarafından üretilen dalga şekilleri kullanılarak —laboratuvar ortamında sahaya yakın testler yapılabilir.

Verify System RF Performance with Streaming Data Akış Görüntüsü

Sonuç

Türkiye’nin 5G’ye geçiş süreci yalnızca bir teknoloji adaptasyonu değil, aynı zamanda ülkenin dijital egemenliği, rekabet gücü ve yenilik kapasitesi açısından stratejik bir adımdır. Bu adımın sağlıklı şekilde ilerleyebilmesi, mühendislik tasarım süreçlerinin simülasyondan donanıma kadar tüm aşamalarda bilimsel doğrulukla yürütülmesine bağlıdır.

MATLAB 5G Toolbox, HDL Coder, SoC Blockset ve FPGA ekosisteminin beraber sunduğu uçtan uca geliştirme zinciri, Türkiye’nin 5G altyapısını:

• daha güvenilir,
• daha hızlı geliştirilebilir,
• daha düşük maliyetli,
• daha yüksek doğruluklu,
• daha rekabetçi

hale getirecektir.

Bu bütünleşik yaklaşım, ülkenin yalnızca 5G teknolojisini kullanan değil, aynı zamanda bu teknolojiyi geliştiren, üreten ve ihraç eden bir aktör olmasını mümkün kılar. Özellikle 6G ve ISAC gibi bir sonraki nesil teknolojilere giden yolda Türkiye için bu mühendislik altyapısı vazgeçilmezdir.