Chƣơng trình mô phỏng đƣợc sử dụng bằng Matlab. Kịch bản mô phỏng đƣợc mô tả nhƣ hình 3.5.
Bao gồm 7 tế bào(cell), mỗi cell cung cấp vùng phủ với bán kính là 500m. Trong mỗi cell, số lƣợng của CFAPs (phụ thuộc vào kịch bản mô phỏng) đƣợc phân bố đồng đều, các MU cũng đƣợc phân bố đều trong mỗi cell. Trong các mô phỏng này, chúng tôi chỉ xem xét MUs và FUs là không di chuyển. Bán kính vùng phủ của femtocell là 15m. Trong tất cả các tình huống mô phỏng, giả sử số lƣợng kênh uplink của MBS và CFAP là 100 kênh (NC = 100). Giả sử chỉ một kênh hƣớng lên (uplink) đƣợc phân phối cho một MU ở hầu hết thời gian mô phỏng. Phạm vi công suất phát của MU là từ 50mWđến 500mW, đối với FU là từ 10mW đến 50mW. Thêm vào đó, công suất phát hƣớng lên của các MU đƣợc điều khiển bởi quá trình điều khiển công suất với ngƣỡng SINR là 3dB. Yêu cầu QoS hƣớng lên của FU đƣợc thiết lập từ 5dB đến 10dB cho lần lƣợt kết nối thoại và dữ liệu[17]. Lƣu lƣợng tải đƣờng lên trong mỗi CFAP sẽ đƣợc thiết lập trong các kịch bản mô phỏng.
Mô hình suy hao tín hiệu dùng tính toán SINR đƣợc tính theo công thức sau[17]:
d là khoảng cách giữa MU và MBS hoặc giữa FU và CFAP.
Chúng tôi thực hiện bốn mô phỏng để so sánh xác suất lỗi của ba mô hình phân phối kênh.
Phần mềm mô phỏng đƣợc mô tả theo hình 3.6 sau:
Trong kịch bản mô phỏng đầu tiên, chúng ta quan sát xác suất lỗi (xác suất không thành công) của phân phối kênh femtocell trong trƣờng hợp công suất truyền của MUs và FUs đƣợc thiết lập cố định lần lƣợt là 500mW và 10mW. Số lƣợng CFAP là 10, lƣu lƣợng tải đƣờng lên của mỗi CFAP là 10%. Số lƣợng MUs trong mỗi cell là từ 10 đến 100. QoS của FUs đƣợc thiết lập với SINR=5dB. Biểu đồ đƣợc thống kê nhƣ hình 3.6, cơ chế MBS-based có thể cung cấp xác suất lỗi nhỏ hơn so với hai cơ chế còn lại.
Cơ chế CFAP-based có xác suất lỗi dƣới 10% khi số lƣợng MUs là 75 MUs/MBS (tổng số MU truyền đồng thời là 100 MU cho mỗi MBS). Khi sử dụng cơ chế MBS-based, số lƣợng tải của MBS là 70MUs/MBS thì xác suất lỗi nhỏ hơn 4%. Thậm chí xác suất lỗi có thể giữ nhỏ hơn 10% khi tải của MBS đạt 85MUs/MBS. Cơ chế MBS-based thực hiện tốt hơn so với cơ chế CFAP-based bởi vì CFAP có thể gán cho FU một kênh với mức nhiễu thấp đƣợc đo kiểm tại vùng phủ của MBS bởi cập nhật các mức độ nhiễu đƣợc đo kiểm tại vùng phủ của MBS. Do đó, yêu cầu của FU sẽ không gây ra giảm SINR đến MUs ảnh hƣởng đến quá trình chọn kênh. Trong cơ chế CFAP-based, CFAPs đo kiểm mức độ nhiễu của tất cả các kênh và lựa chọn kênh với mức nhiễu thấp nhất trong vùng đó, do đó CFAP có thể làm thoả mãn QoS của FU nhƣng khó để thoả mãn QoS của MU. Cơ chế ngẫu nhiên có xác suất lỗi cao bởi vì CFAPs không thể làm thoả mãn QoS của MU và FU trong khi lại gia tăng công suất nhiễu đến hệ thống.
Trong kịch bản mô phỏng thứ hai, mục đích của nó là quan sát tỷ lệ lỗi của phân phối kênh femtocell trong trƣờng hợp công suất phát của MUs đƣợc điều khiển giữa 50mW và 500mW, trong khi công suất phát của FU đƣợc đặt cố định là 10mW. Số lƣợng CFAP là 10, mỗi CFAP có lƣu lƣợng tải đƣờng lên là 10%, số lƣợng MU trong mỗi macrocell là từ 10 đến 100. QoS của FU với SINR=5dB. Xác suất lỗi đƣợc mô tả trong hình 3.7, tƣơng tự nhƣ mô phỏng đầu tiên, cơ chế MBS-based có xác suất lỗi nhỏ hơn so với hai cơ chế CFAP-based và Random. Khi tải của mỗi MBS đạt 80MUs, xác suất lỗi của cơ chế CFAP- based và MBS-based có cùng kết quả nhƣ với kịch bản mô phỏng thứ nhất (nhƣ hình 4.6). Khi tải của MBS đạt 90MUs/MBS, xác suất lỗi của cả hai cơ chế CFAP-based và MBS-based tốt hơn so với kết quả mô phỏng thứ nhất. Điều đó
có nghĩa là điều khiển công suất đạt hiệu quả khi hệ thống có nhiều MUs. SINR của FUs rất cao (bán kính của CFAP là 15m) và SINR của MUs nhỏ (bán kính của MBS là 500m), do đó CFAP tránh sử dụng lại kênh MU đang hoạt động. Bằng cách gán công suất ban đầu đến MUs (bằng 10% của công suất lớn nhất), điều khiển công suất của mỗi MU dẫn đến CFAP có thể phân phối dễ dàng đến FU một kênh dùng bởi một MU đó trong khi hệ thống vẫn có các kênh chƣa sử dụng bởi MU. Xác suất lỗi của cơ chế ngẫu nhiên là trƣờng hợp xấu nhất, chúng tôi sẽ không xem xét nó trong phần mô phỏng tiếp theo.
Trong kịch bản mô phỏng thứ ba, mục đích của nó là nhằm so sánh xác suất lỗi của phân phối kênh femtocell trong trƣờng hợp lƣu lƣợng tải đƣờng lên của mỗi CFAP là 10% hoặc 30%. Số lƣợng CFAP là 10, số lƣợng MUs trong mỗi macrocell là từ 10 đến 100, QoS của FU với SINR=5dB. Công suất phát của FUs đƣợc thiết lập với giá trị cố định là 10mW và công suất phát của MUs đƣợc điều khiển giữa 50mW và 500mW. Kết quả mô phỏng đƣợc mô tả trong hình 3.8, xác suất lỗi của cả hai cơ chế là gia tăng với số lƣợng FUs/CFAP đƣợc tăng lên. Cơ chế MBS-based vẫn cung cấp xác suất lỗi tốt hơn so với cơ chế CFAP- based. Tải lƣu lƣợng hƣớng lên của mỗi CFAP đƣợc tăng lên 30%, thì cơ chế MBS-based vẫn giữ xác suất lỗi dƣới 10% khi tải tại mỗi MBS đạt 68MUs/MBS. Nó cũng có kết quả tƣơng tự với cơ chế CFAP-based với tải lƣu lƣợng hƣớng lên là 10% trên mỗi CFAP. Khi sử dụng cơ chế CFAP-based, tại thời điểm tải của MBS là 70MUs/MBS thì xác suất lỗi tăng lên đến 28%, nhƣ vậy cơ chế CFAP-based là rất kém, nó chỉ đạt 10% tại thời điểm là 40MUs/MBS. Rõ ràng số lƣợng FUs/CFAP hoặc lƣu lƣợng tải đƣờng lên của
Hình 3.9. Công suất phát của MUs đƣợc điều khiển giữa 50mW và 500mW và FUs đƣợc gán cố định là 10mW
mỗi CFAP trong hệ thống ảnh hƣởng đến xác suất lỗi. Tuy nhiên, với cơ chế MBS-based, CFAP sẽ sử dụng lại kênh một cách có hiệu quả.
Trong kịch bản mô phỏng thứ tƣ, mục đích của nó nhằm so sánh xác xuất lỗi phân phối kênh femtocell trong trƣờng hợp số lƣợng CFAP tăng lên 20 với số lƣợng CFAP là 10. Số lƣợng MUs trong mỗi macrocell là từ 10 đến 100, QoS của FU với SINR=5dB. Công suất phát của FU đƣợc thiết lập cố định với giá trị là 10mW và công suất phát của MUs đƣợc điều khiển giữa 50mW và 500mW. Kết quả mô phỏng nhƣ hình 3.9, xác suất lỗi của cả hai cơ chế đều gia tăng với
Hình 3.10. Lƣu lƣợng tải đƣờng lên mỗi CFAP là 10% hoặc 30%
trƣờng hợp số lƣợng CFAPs/MBS tăng lên. Cơ chế MBS-based vẫn cung cấp xác suất lỗi tốt hơn so với cơ chế CFAP-based. Số lƣợng CFAPs trong mỗi MBS đƣợc tăng lên 20, cơ chế MBS-based vẫn giữ xác suất lỗi dƣới 10% khi tải tại mỗi MBS đạt 70MUs/MBS. Khi sử dụng cơ chế CFAP-based, tại thời điểm tải của MBS là 70MUs/MBS thì xác suất lỗi tăng đến 30%, xác suất lỗi của cơ chế này đạt 10% tại thời điểm tải của MBS là 50MUs/MBS. Rõ ràng, số lƣợng CFAP trong hệ thống cũng ảnh hƣởng đến xác suất lỗi. Bằng cách phát triển cơ chế MBS-based, CFAPs có thể sử dụng lại kênh một cách hiệu quả.