为满足不断增长的用户流量需求,小蜂窝网络作为5G蜂窝网络架构中的关键技术之一,成为目前5G通信研究的热点。然而,小蜂窝网络通常部署在用户比较密集的城区,无线信号在传输过程中,受地形地势、城市绿色植物和建筑物、气候的影响,在不同的传播方向上会经历不同的信号衰减,使得无线小蜂窝网络的覆盖边界变得不规则,这为5G小蜂窝网络的覆盖概率和平均速率等性能分析带来了挑战。已有文献证明,实际的小蜂窝网络的覆盖边界具有分形特性。Pareto分布可以描述具有重尾和分形特征的自相似数据,而且具有闭式解。我们基于覆盖边界到基站距离服从Pareto分布的假设,提出了一种各向异性的路径损耗模型,推导了这种路径损耗模型下分形小蜂窝网络的覆盖概率、平均速率和单位面积频谱效率。根据Jensen不等式推导出平均速率的下限表达式,分析了分形特征参数对小蜂窝网络性能的影响。当覆盖边界到基站的距离服从Pareto分布时,我们假设用户落在分形小蜂窝网络的覆盖范围内时,就有可能接入到这个网络中。但是,为了得到更好的服务,用户可以选择接入到具有最大瞬时接收功率的基站,这时我们更关心的是路径损耗的各向异性,而不是边界的分布。我们对在上海张江路测量的路径损耗系数数据分布进行拟合并和Gamma分布进行比较,结果发现,现实环境下的路径损耗系数的分布与形状参数为11.69,尺度参数为0.36的Gamma分布高度吻合,因此我们假设路径损耗系数服从Gamma分布,在用户选择接入到具有最大瞬时接收功率基站的机制下,推导了MIMO技术下分形小蜂窝网络的覆盖概率、平均速率和单位面积频谱效率模型。本文首次将MIMO技术应用到分形小蜂窝网络中,并对蜂窝覆盖边界进行建模,提出了一种各向异性的路径损耗模型,对以后分形小蜂窝网络的研究及其性能分析具有一定的指导意义。