Kênh và các mô hình mạng không dây chính xác là nền tảng cho sự phát triển của các tiêu chuẩn và đánh giá các giải pháp có thể để những khó khăn đặt ra trong các hệ thống không dây. Trong phần này em trình bày mô hình tổng quan về di động truyền thống, trƣớc khi chuyển sang mô hình hóa các hệ thống nhƣ vậy với các femtocell, tức là hai tầng mạng di động. Kết luận bằng cách thảo luận về trƣờng hợp (thực tế quan trọng) chung nhất của các hệ thống di động nhiều tầng bao gồm macrocells, femtocell, picocells và có thể thêm các yếu tố bức xạ (nhƣ chuyển tiếp, ăng-ten phân phối, hoặc cơ sở hạ tầng trong tƣơng lai).
2.2.2.1 Mô hình hóa Macrocellular
1) Mô hình hóa cấp liên kết : mô hình tế bào bắt đầu với mô hình của một liên kết duy nhất, hoặc kênh không dây. Kênh nhƣ vậy phụ thuộc vào một số lƣợng lớn các yếu tố bao gồm môi trƣờng, đƣờng truyền, phạm vi, tần số sóng mang, đặt ăng ten, và các loại ăng-ten. Thông thƣờng tất cả những yếu tố này đƣợc trừu tƣợng vào một trong hai lý thuyết ví dụ nhƣ tổn thất đƣờng dẫn, fading và chính xác hơn nhƣng ít đơn giản hình thực nghiệm, chẳng hạn nhƣ những ngƣời sử dụng bởi 3GPP. Kể từ femtocell thƣờng có sự khác biệt đáng kể so với hệ thống tiêu chuẩn di động trong tất cả các loại trên, ngoại trừ tần số sóng mang, nó có thể đƣợc giả định rằng hành vi kênh của họ sẽ tƣơng tự nhƣ các kênh WiFi so với các kênh di động. Tuy nhiên, chẳng hạn "trong nhà" các kênh dành cho hầu hết các phần dễ tại một loạt các tần số, với các mô hình chung hiện nay, chẳng hạn nhƣ kênh Winner II mô hình bao gồm trong nhà nhƣ là một trƣờng hợp đặc biệt.
2) Mô hình hóa cấp hệ thống: Các khía cạnh thách thức và duy nhất của các hệ thống di động đƣợc coi là xuất hiện khi nhiều ngƣời sử dụng đồng thời. Mặc dù kết quả lý thuyết tinh túy và kỹ thuật đã đƣợc phát triển cho đƣờng xuống (aka quảng bá) các kênh và các kênh đƣờng lên (đa truy nhập), các mô hình và liên quan kỹ thuật tối ƣu họ thƣờng có các thiếu sót đáng kể không xem xét vai trò của (phi nhiễu Gauss) nhiễu sóng hoặc tăng cao khác nhau (30-50 dB) giữa những ngƣời sử dụng khác nhau.
Phát triển phân tích các mô hình dễ xử lý cho các hệ thống di động là rất khó khăn. Thực tế này đƣợc chứng minh rõ ràng sự tồn tại của "mô hình Wyner" cực kỳ đơn giản, thông qua xác định SINR (hoặc cố định trung bình) cho ngƣời sử dụng trong một tế bào, bất kể họ là trong nhà hoặc ngƣời sử dụng cạnh. Một cách tiếp cận nhƣ vậy, không có gì khác, không phải là đặc biệt chính xác trong hầu hết các trƣờng hợp. Với số lƣợng ít ỏi của các mô hình phân tích dễ xử lý, công nghiệp và hầu hết các học giả đã bị mắc kẹt vào mô hình đƣợc chấp nhận lƣới hình lục giác để đánh giá các tính năng thiết kế hệ thống ứng cử viên. Mô hình lƣới là mạng di động dễ dàng. Đủ để mô phỏng và đƣợc cho là gần sát với cũng nhƣ các kế hoạch triển khai di động, đã cho phép nó chịu đƣợc sự thử thách của thời gian.
Một triết lý thay thế nhƣng hiện tại ít phổ biến là mô hình các trạm gốc nhƣ năm ngẫu nhiên. Có lẽ phản trực giác, làm cho các trạm cơ sở ngẫu nhiên nằm dẫn đến một mô hình phân tích dễ xử lý (giả sử các vị trí đƣợc độc lập và phân phối giống nhau) và cuối cùng là khá đơn giản biểu thức chính xác có thể đƣợc phát triển cho việc
phân phối SINR (các số liệu sản phẩm con nhƣ mất điện). Ngƣời ta có thể nhìn thấy trong hình từ 2.3 đến 2.5 chủ quan ít nhất, một triển khai thực thế giới macrocell nằm khoảng giữa một mạng lƣới đầy đủ xác định một vị trí hoàn toàn ngẫu nhiên (đƣợc độc lập và phân phối giống nhau). Chúng ta sẽ thấy dƣới đây xa hơn lợi thế của mô hình này là nó tự nhiên hơn tích hợp femtocell và các yếu tố khác không đồng nhất.
2.2.2.2 Điều khiển truy cập Femtocell
Một điều quan trọng phân loại cho femtocell mạnh mẽ ảnh hƣởng đến các mô hình là loại điều khiển truy cập. Đối với một nhóm thuê bao đóng (CSG), chỉ trƣớc khi đăng ký ngƣời sử dụng điện thoại di động có thể sử dụng một femtocell nhất định. Điều này thƣờng sẽ là một phần rất nhỏ trong dân số di động. Ở thái cực khác, trong một Nhóm thuê bao mở (OSG), bất kỳ điện thoại di động có thể sử dụng bất kỳ femtocell, hoặc ít nhất là một trong đó là "mở". Đƣơng nhiên, các phƣơng pháp tiếp cận lai là có thể: ví dụ nhƣ một femtocell có thể cho phép ngƣời sử dụng điện thoại di động không đăng ký để truy cập vào nó, nhƣng sau đó không thừa nhận ngƣời dùng mới. Điều này sẽ hạn chế tải trên femtocell và kết nối backhaul của nó.
Nói chung, truy cập mở là một cách tiếp cận tốt hơn từ một điểm năng lực mạng lƣới, và từ quan điểm ngƣời sử dụng điện thoại di động . Một chủ femtocell cụ thể có thể mong đợi để xem suy biến QoS bằng cách mở nó lên cho tất cả các điện thoại di động trong mạng. Nhƣng trong thực tế, điều này thƣờng không xảy ra, và trong các đƣờng lên CDMA đặc biệt hiệu suất femtocell là tốt hơn nhiều ngay cả đối với ngƣời sử dụng nhà có mở truy cập, kể từ khi nhiễu mạnh ra, giảm nhẹ các vấn đề gần-xa. Trong bất kỳ trƣờng hợp nào, các loại hình kiểm soát truy cập là một trong những tính năng quan trọng trong bất kỳ mô hình tế bào bao gồm các femtocell
2.2.2.3 Mô hình hóa Mạng Femtocell
Ngoài ra công nghệ femtocell rõ ràng đòi hỏi một sự tiến hóa của mô hình di động truyền thống. Có lẽ có bốn cấp cao phƣơng pháp tiếp cận femtocell mô hình hóa trong các mạng di động, mặc dù các chi tiết có thể thay đổi khá một chút từ những bài báo đã viết. Và tất nhiên, một số bài báo có thể sử dụng và thậm chí còn so sánh một số của các mô hình dƣới đây. Phƣơng pháp tiếp cận đầu tiên là để giữ cho các mô hình lƣới quen thuộc cho vĩ mô các trạm cơ sở (bao gồm cả trƣờng hợp đặc biệt của một BS Macrocell), và để thả femtocell trên đầu của nó, hoặc là ngẫu nhiên hoặc trong một hình dạng xác định. Một BS (thƣờng là gần nhất hoặc mạnh nhất) sẽ kết nối với ngƣời
sử dụng điện thoại di động, với tất cả các macrocell khác và BS-femtocell (downlink) hoặc ngƣời sử dụng điện thoại di động (uplink) hành động là gây nhiễu. Truy cập khép kín, có thể không đƣợc để kết nối với các trạm cơ sở ƣu tiên, trong trƣờng hợp này can thiệp dù chỉ là từ một nhiễu có thể mạnh hơn so với tín hiệu mong muốn, đó là một sự khác biệt quan trọng từ một mạng di động truyền thống.
Hình 2.3: Mô hình truyền thống.
Một mô hình thứ hai đơn giản nhƣng ít tập trung vào một femtocell duy nhất (và ngƣời sử dụng có liên quan) giảm xuống trong mạng di động. Trong đƣờng xuống, sự can nhiễu cho ngƣời sử dụng femtocell đƣợc giả định là chỉ từ macrocells khác nhau, trong một triển khai femtocell khá thƣa thớt, có lẽ là chính xác. Trong đƣờng lên cũng nhƣ nhiễu mạnh là ràng buộc để đi từ điện thoại di động gần đó phát sóng ở mức công suất cao đến trạm BS-Macrocell do đó, các mô hình có thể đƣợc hợp lý. Các hạn chế chính của mô hình này so với Mô hình một là kinh nghiệm femtocell mạnh mẽ can nhiễu tùy thuộc vào vị trí của họ không thể đƣợc chính xác đặc trƣng.
Hình 2.4: Mô hình 4G Marcocell đang dùng
Mô hình thứ ba, xuất hiện gần đây nhất là cho phép cả hai macrocells và femtocell đƣợc đặt ngẫu nhiên. Đây là cách tiếp cận của tƣ liệu thứ ba trong vấn đề này đặc biệt, và tốt nhất của kiến thức hiện nay, có những công trình dài và đầy đủ để đề xuất một cách tiếp cận nhƣ vậy
Hình 2.5: Mô hình BS ngẫu nhiên hoàn toàn
Một khía cạnh hấp dẫn của phƣơng pháp này là ngẫu nhiên thực sự cho phép theo một cách truyền đạt đặc biệt, dễ cải thiện và sự phân bố SINR có thể đƣợc tìm thấy một cách rõ ràng. Điều này có thể cho phép tác động cơ bản khác nhau PHY và MAC thiết kế đƣợc đánh giá về mặt lý thuyết trong tƣơng lai.
Một mô hình thứ tƣ chỉ đơn giản là để giữ cho tất cả các độ lợi kênh (bao gồm cả nhiễu kênh) và có thể ngay cả những khả năng khác nhau cho mỗi ngƣời dùng nói
chung, mà không cần xác định mô hình chính xác không gian cho các trạm gốc khác nhau. Điều này có thể đƣợc sử dụng trong nhiều công thức cấp cao hơn. Vì vậy, cuối cùng, mô hình thứ tƣ thƣờng sẽ phù hợp với một trong ba mô hình trên.