泊松分布蜂窝网络中的随机小区关联与空概率

本文研究了泊松分布蜂窝网络中存在的一个基本建模缺陷，其中所有基站构成一个强度为 $\lambda_B$ 的齐次泊松点过程（PPP），所有用户构成另一个强度为 $\lambda_U$ 的独立 PPP。该建模缺陷在以往工作中极少被发现，它是由用户与基站分布之间的独立性以及“以用户为中心”的小区关联所导致的空小区问题，并可能给出非常不准确的分析结果。我们证明了在广义随机小区关联下，小区的空概率始终被约束在零以上，且其理论下界为 $\exp(-\frac{\lambda_U}{\lambda_B})$，该下界可通过较大的关联权重达到。推导了小区空概率的精确表达式，仿真结果验证了其正确性。我们还表明，关联后的基站本质上不再是一个 PPP，因此若将它们建模为 PPP 以简化干扰相关性能指标的分析，在基站强度与用户强度相比不是显著大时，可能会脱离实际。