Một loạt các mô hình kênh đã được giới thiệu trong những năm qua. Tổng quan về việc phân loại này được minh họa như trong hình 2.6
Hình 2.7. Phân loại kênh MIMO và các mô hình lan truyền.
Từ hình 2.6 ta thấy, các loại mô hình kênh rất khác nhau, có thể gồm 3 loại chính: mô hình dựa theo sự truyền sóng vật lý, gọi tắt là mô hình vật lý; mô hình theo ma trận kênh MIMO, gọi tắt là mô hình giải tích; và mô hình dùng trong các chuẩn cho thông tin vô tuyến, gọi tắt là mô hình chuẩn hoá.
Sự khác nhau cơ bản giữa các mô hình giải tích và các mô hình vật lý:
Các mô hình kênh vật lý trình bày cho môi trường lan truyền, trên cơ sở của việc lan truyền sóng điện từ, cụ thể bằng việc miêu tả sự lan truyền đa đường theo hai hướng giữa vị trí mảng phát (Tx) và vị trí của mảng thu (Rx). Chúng mô hình rõ ràng các tham số lan truyền sóng như là biên độ phức, DoD, DoA và trễ của một MPC.
Nhiều mô hình phức tạp còn kết hợp thêm phân cực của sóng điện từ và biến đổi thời gian. Tùy thuộc vào mức độ phức tạp lựa chọn, mà các mô hình vật lý cho phép một sự sao chép chính xác việc lan truyền vô tuyến. Các mô hình vật lý độc lập với các cấu hình anten (mô hình anten, số lượng anten, dạng hình học anten, sự phân cực) và độ rộng băng của hệ thống.
Chi tiết hơn nữa, mô hình kênh vật lý có thể được chia thành các mô hình tất định, các mô hình hỗn loạn dựa trên hình học và các mô hình hỗn loạn không dựa trên hình học.
o Các mô hình tất định được đặc trưng bằng các tham số lan truyền vật lý một cách hoàn toàn xác định (chẳng hạn như mô hình tia, và mô hình dựa trên đo đạc thực nghiệm).
o Với các mô hình kênh hỗn loạn dựa trên hình học (GSCM), đáp ứng xung được đặc trưng bởi các quy luật lan truyền sóng áp dụng cho các Tx, Rx cụ thể và các dạng hình học của các vật tán xạ được lựa chọn một cách ngẫu nhiên.
o Ngược lại, các mô hình hỗn loạn không dựa trên hình học, miêu tả và xác định các tham số vật lý (DoD, DoA, trễ, v.v..) theo một cách hoàn toàn ngẫu nhiên bằng việc miêu tả hàm phân bố xác suất cơ bản mà không cần giả định bất kỳ một dạng hình học cơ bản nào.
Ngược lại với các mô hình vật lý, các mô hình kênh giải tích lại đặc trưng đáp ứng xung (tương đương là hàm truyền) của kênh giữa các anten phát và thu riêng lẻ một cách toán học/giải tích mà không cần phải tính toán rõ ràng sự lan truyền sóng. Các đáp ứng xung riêng lẻ được gộp lại trong một ma trận kênh.
Các mô hình giải tích rất thông dụng trong việc tổng hợp các ma trận MIMO trong trường hợp hệ thống để thử nghiệm và phát triển thuật toán
Cũng như mô hình vật lý, các mô hình giải tích có thể chia thành các mô hình nhỏ là các mô hình lan truyền chuyển động và các mô hình dựa trên tương quan.
o Loại đầu tiên, việc mô hình hóa ma trận kênh thông qua các tham số lan truyền, chẳng hạn như các mô hình vật tán xạ hữu hạn, mô hình Entropy cực đại và sự miêu tả kênh ảo. o Còn mô hình dựa trên tương quan, đặc trưng ma trận kênh
một cách thống kê theo sự tương quan giữa các đầu vào ma trận. Các mô hình kênh giải tích dựa trên sự tương quan thông dụng là mô hình Kronecker (sẽ được trình bày chi tiết trong phần sau)
Với mục đích so sánh giữa các hệ thống MIMO và thuật toán MIMO, các tổ chức khác nhau đã định nghĩa các mô hình kênh MIMO tham chiếu, tại đó đã tạo ra các điều kiện kênh có thể tái tạo lại. Với các mô hình vật lý này có nghĩa là để xác định một mô hình kênh, các môi trường tham chiếu, và các giá trị tham số cho những môi trường đã được quy định. Với các mô hình giải tích, các bộ tham số tiêu biểu cho các dàn cảnh nêu trên cần được chỉ định. Các ví dụ cho
các mô hình tham khảo như là những đề xuất trong 2GPP, COST259, COST273, IEEE802.16a, e và IEEE802.11n, v.v…
MIMO là hệ đa đầu ra, đa đầu vào cho phép xác định các đặc trưng quan trọng của đầu vào hệ thống MIMO thông qua kênh MIMO. Vì vậy mô hình hoá chính xác các kênh MIMO là rất cần thiết trước khi triển khai, mô phỏng, thiết kế và đánh giá hiệu năng hệ thống MIMO. Đặc biệt các mô hình giải tích miêu tả đáp ứng xung của kênh giữa các phần tử của các anten mảng ở cả bên thu và bên phát bằng các biểu thức giải tích cho ma trận kênh là rất thông dụng cho việc triển khai các thuật toán MIMO trong thực tế. Chính vì lý do đó, mà mô hình giải tích được lựa chọn trình bày chi tiết