中文引用格式： 林申耀，鄒都. 基于廣義Matern硬核點過程的兩層異構蜂窩網絡的性能分析[J]. 電子技術應用，2025，51(6)：54-58.
英文引用格式： Lin Shenyao，Zou Du. Performance analysis of two-layer heterogeneous cellular networks based on generalized Matern hard-core point processes[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(6)：54-58.
引言
泊松點過程（Poisson Point Process, PPP）作為隨機幾何理論的重要工具，廣泛應用于異構蜂窩網絡的性能分析和建模。近年來，PPP在異構蜂窩網絡中的應用取得了顯著成果。Ghosh等[1]使用空間點過程對密集蜂窩網絡進行建模，提出了使用隨機幾何理論在覆蓋概率和平均可達速率方面研究網絡性能的技術。Mankar等[2]基于泊松點過程提出了單層網絡模型的精確下行鏈路分析和雙層網絡模型的準確近似值。Mugala等[3]使用泊松點過程對無人機異構網絡建模，研究了不同網絡參數的覆蓋概率和平均可達速率。
盡管泊松點過程為異構蜂窩網絡的隨機幾何建模提供了便利，但它仍然存在較大局限性。首先，利用PPP建模時，假設基站的位置是完全獨立的，與實際網絡中基站通常存在某種結構或排斥行為不符；其次，在高密度異構網絡中，由于泊松點過程忽略了實際部署中的空間相關性，容易低估基站之間的干擾。為了解決這些問題，學者們開始探索非泊松點過程在異構蜂窩網絡中的應用。周童等[4]采用漸進增益分析法推導出兩層非泊松網絡的覆蓋概率、平均可達速率和網絡總能效，提出通過優化微基站發射功率使網絡能效最大化。Saha等[5]將PPP和泊松簇過程結合，構建了一個通用的HetNet模型，該模型可以捕獲熱點的形成和用戶與基站之間的空間耦合。
Zhu等[6]分析了無人機在Matern 硬核點過程分布下的3D空地網絡中的覆蓋概率和平均可達速率，獲得了任意地面設備在網絡中累積干擾的拉普拉斯變換近似表達式。陳永紅等[7]基于Matern硬核點過程對宏基站的部署進行建模，采用一種簡單的近似方法分析了兩層蜂窩網絡的信噪比分布，推導了異構蜂窩網絡的覆蓋概率、平均可達速率和能量效率。Yang等[8]模擬了硬核點過程建模下單層蜂窩網絡的干擾與信號比，擬合出了路徑損耗因子與平均干擾與信號比之間的關系式。Dirrler等[9]提出了廣義Matern硬核點過程(Generalized Matern Hard-Core Point Process, GMHCPP)，該方法通過引入競爭函數和刪減函數來對刪減規則進行限制。
本文分析了采用廣義Matern硬核點過程建模的兩層異構蜂窩網絡的近似覆蓋概率與平均可達速率。首先介紹了廣義Matern硬核點過程在兩層異構蜂窩網絡中對宏基站建模與部署；然后通過蒙特卡羅方法模擬基站部署，并基于平均干擾信噪比增益法，采用泊松分布的平移來表示GMHCPP的信干比分布，擬合得到了GMHCPP的增益因子；接著將增益因子代入到覆蓋概率與平均可達速率公式中進行仿真；最后對GMHCPP-PPP網絡模型與傳統模型的覆蓋概率與平均可達速率進行了對比分析。
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作者信息：
林申耀，鄒都
（武漢科技大學 理學院，湖北 武漢 430065）
