基于Matern簇过程的NOMA-HetNet覆盖分析研究

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基于Matern簇过程的NOMA-HetNet覆盖概率分析.docx，着重介绍了密集异构网络（HetNet）和非正交多址接入（NOMA）在5G系统中的重要性和应用。密集异构网络通过部署多种类型的基站，缩短用户与无线接入点的距离，从而提升了网络的覆盖能力；而非正交多址接入技术则能够提高频谱效率，容纳更多用户。将NOMA应用在HetNet中形成NOMA-HetNet，不仅增强通信覆盖能力，还能进一步提升系统所服务的用户数量，因此引起了学术界的广泛关注。由于网络的随机性和不规则性，随机几何近年来被广泛应用于HetNets的建模中。本文着眼于基于Matern簇过程的NOMA-HetNet覆盖概率分析，通过使用Matern簇过程来建模网络中基站的分布和用户的位置，来分析NOMA-HetNet的覆盖概率。与传统的泊松点过程（PPP）和泊松簇过程（PCP）相比，Matern簇过程能够更准确地描述基站的分布和用户的位置，因此更适合于NOMA-HetNet的覆盖概率分析。在覆盖概率分析方面，本文通过理论推导和数值分析，得出了基于Matern簇过程的NOMA-HetNet的覆盖概率表达式，并分析了不同参数对覆盖概率的影响。研究结果表明，在NOMA-HetNet系统中，基站的部署密度、用户设备的分布情况以及NOMA的参数都会对覆盖概率产生显著影响。同时，本文还就如何优化基站部署策略和NOMA参数进行了讨论，以提高NOMA-HetNet系统的覆盖能力和用户接入量。总的来说，本文针对基于Matern簇过程的NOMA-HetNet进行了深入的覆盖概率分析，通过对网络密集性和非正交多址接入技术的结合进行了研究和探讨，为5G系统中NOMA-HetNet的优化和设计提供了重要的理论参考和分析依据。同时，本文所提出的覆盖概率分析方法也为其他类似密集异构网络的性能分析提供了新的思路和方法。随着5G系统的不断发展和应用，NOMA-HetNet作为重要的网络架构技术，将会得到更广泛的应用和研究，而基于Matern簇过程的覆盖概率分析方法也将在这一领域发挥重要作用。

根据下行 NOMA 技术原理，簇内 UE 解码时采用 SIC 技术，先解码信道增

益小的弱 UE 信号，再从接收信号中依次减去信道增益小的弱 UE 信号后，最后

解码自身信号。因此，对 UE;uknunk 而言，簇内用户 ukj∈{ukn,ukn+1,

⋯,uk∣∣Ψk0∣∣}ujk∈{unk,un+1k,⋯,u|Ψ0k|k}(j=n,⋯,∣∣Ψk0∣∣)(j=n,⋯,|Ψ0k|) 均

需进行解码。于是，在 UE;uknunk 处解码 UE;ukjujk 的信号时，UE;ukjujk 的

SINR 可表示为

SINRkn,j=pkjhkn,0∥x−ukn∥−αIk,intran,j+Iintersk+Iintermk+σ2

(9)SINRn,jk=pjkhn,0k‖x−unk‖−αIn,jk,intra+Iskinter+Imkinter+σ2 (9)

其中， hkn,0hn,0k 表示符合瑞利衰落的小尺度信道衰落系数， hkn,0～

exp(1)hn,0k ～ exp(1);； Ik,intran,jIn,jk,intra;、 IinterskIskinter;、 IinterskIskinter;

和 σ

分别表示簇内用户间干扰、SBS 产生的干扰、MBS 产生的干扰和噪声功率。

Ik,intran,j=hkn,0∥x−ukn∥−α⎛⎝⎜∑i=1j−1pki+ε∑i=j+1∣∣Ψk0∣∣pki⎞⎠⎟

(10)In,jk,intra=hn,0k‖x−unk‖−α(∑i=1j−1pik+ε∑i=j+1|Ψ0k|pik) (10)

其中，ε∈[0,1]，表示 SIC 后的干扰残余因子。ε=0 表示实现完美 SIC；ε=1

表示 SIC 完全无效。

当 UE 关联 SBS 时，SBS 和 MBS 产生的干扰分别表示为

Iinterss=∑st∈Φs\s0∑i=1|Ψst|pstihsn,t∥st−usn∥−α=Issinter=∑st∈Φs\

s0∑i=1|Ψts|ptishn,ts‖st−uns‖−α=

Pts∑st∈Φs\s0hsn,t∥st−usn∥−α (11)Pts∑st∈Φs\s0hn,ts‖st−uns‖−α (11)

Iinterms=∑ml∈Φm∑i=1|Ψml|

pmlihsn,l∥ml−usn∥−α=Imsinter=∑ml∈Φm∑i=1|Ψlm|plimhn,ls‖ml−uns‖−α=

Ptm∑ml∈Φmhsn,l∥ml−usn∥−α (12)Ptm∑ml∈Φmhn,ls‖ml−uns‖−α (12)

当 UE 关联 MBS 时，SBS 和 MBS 产生的干扰分别表示为

Iintersm=∑st∈Φs∑i=1|Ψst|pstihmn,t∥st−umn∥−α=Isminter=∑st∈Φs∑i=1|

Ψts|ptishn,tm‖st−unm‖−α=

Pts∑st∈Φshmn,t∥st−umn∥−α (13)Pts∑st∈Φshn,tm‖st−unm‖−α (13)

Iintermm=∑ml∈Φm\m0∑i=1|Ψml|

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