2.2 Các khía cạnh kỹ thuật Femtocell
2.2.2 Đường lên và xuống Femtocell
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
truyền thống, trước khi chuyển sang mô hình hóa các hệ thống như vậy với các femtocell, tức là hai tầng mạng di động. Kết luận bằng cách thảo luận về trường 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 (như chuyển tiếp, ăng-ten phân phối, hoặc cơ sở hạ tầng trong tương 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 như vậy phụ thuộc vào một số lượng lớn các yếu tố bao gồm môi trường, đường truyền, phạm vi, tần số sóng mang, đặt ăng ten, và các loại ăng-ten. Thông thường tất cả những yếu tố này được trừu tượng vào một trong hai lý thuyết ví dụ như tổn thất đường dẫn, fading và chính xác hơn nhưng ít đơn giản hình thực nghiệm, chẳng hạn như những người sử dụng bởi 3GPP. Kể từ femtocell thường 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 được giả định rằng hành vi kênh của họ sẽ tương tự như 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 như kênh Winner II mô hình bao gồm trong nhà như là một trường hợp đặc biệt.
2) Mô hình hóa cấp hệ thống: Các khía cạnh thách thức và duy nhất của các hệ thống di động được coi là xuất hiện khi nhiều người sử dụng đồng thời. Mặc dù kết quả lý thuyết tinh túy và kỹ thuật đã được phát triển cho đường xuống (aka quảng bá) các kênh và các kênh đường lên (đa truy nhập), các mô hình và liên quan kỹ thuật tối ưu họ thường 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 người 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 được 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 người sử dụng trong một tế bào, bất kể họ là trong nhà hoặc người sử dụng cạnh. Một cách tiếp cận như vậy, không có gì khác, không phải là đặc biệt chính xác trong hầu hết các trường hợp.
Với số lượng 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 được chấp nhận lưới hình lục giác để đánh giá các tính năng thiết kế hệ thống ứng cử viên. Mô hình lưới là mạng di động dễ dàng. Đủ để mô phỏng và được cho là gần sát với cũng như các kế hoạch triển khai di động, đã cho phép nó chịu được sự thử thách của thời gian.
Một triết lý thay thế nhưng hiện tại ít phổ biến là mô hình các trạm gốc như 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 được độc lập và phân phối giống nhau) và cuối cùng là khá đơn giản biểu thức chính xác có thể được phát triển cho việc phân phối SINR (các số liệu sản phẩm con như mất điện). Người 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 lưới đầy đủ xác định một vị trí hoàn toàn ngẫu nhiên (được độc lập và phân phối giống nhau). Chúng ta sẽ thấy dưới 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 hưởng đến các mô hình là loại điều khiển truy cập. Đối với một nhóm thuê bao đóng (CSG), chỉ trước khi đăng ký người sử dụng điện thoại di động có thể sử dụng một femtocell nhất định.
Điều này thường 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". Đương nhiên, các phương pháp tiếp cận lai là có thể: ví dụ như một femtocell có thể cho phép người sử dụng điện thoại di động không đăng ký để truy cập vào nó, nhưng sau đó không thừa nhận người 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 lưới, và từ quan điểm người 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. Nhưng trong thực tế, điều này thường không xảy ra, và trong các đường lên CDMA đặc biệt hiệu suất femtocell là tốt hơn nhiều ngay cả đối với người sử dụng nhà có mở truy cập, kể từ khi nhiễu mạnh ra, giảm nhẹ các vấn đề
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 phương 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 dưới đây. Phương pháp tiếp cận đầu tiên là để giữ cho các mô hình lưới quen thuộc cho vĩ mô các trạm cơ sở (bao gồm cả trường 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 (thường là gần nhất hoặc mạnh nhất) sẽ kết nối với người sử dụng điện thoại di động, với tất cả các macrocell khác và BS-femtocell (downlink) hoặc người sử dụng điện thoại di động (uplink) hành động là gây nhiễu. Truy cập khép kín, có thể không được để kết nối với các trạm cơ sở ưu tiên, trong trường 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 nhưng ít tập trung vào một femtocell duy nhất (và người sử dụng có liên quan) giảm xuống trong mạng di động. Trong đường xuống, sự can nhiễu cho người sử dụng femtocell được giả định là chỉ từ macrocells khác nhau, trong một triển khai femtocell khá thưa thớt, có lẽ là chính xác. Trong đường lên cũng
như 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 được 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 được chính xác đặc trưng.
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 được đặt ngẫu nhiên. Đây là cách tiếp cận của tư 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 như vậy
Hình 2.5: Mô hình BS ngẫu nhiên hoàn toàn
Một khía cạnh hấp dẫn của phương 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 được tìm thấy một cách rõ ràng. Điều này có thể cho phép tác động cơ bản khác nhau PHY và MAC thiết kế được đánh giá về mặt lý thuyết trong tương lai.
Một mô hình thứ tư 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 người dùng nói chung, mà không cần xác định mô hình chính xác không gian cho các trạm gốc khác nhau. Điều này có thể được sử dụng trong nhiều công thức cấp cao hơn. Vì vậy, cuối cùng, mô hình thứ tư thường sẽ phù hợp với một trong ba mô hình trên.