面对未来密集部署的蜂窝网络和用户的高速数据需求,传统封闭式的网络架构中控制覆盖和数据传输功能紧耦合,势必会带来资源不足和网络性能较差等问题。控制面与用户面分离（Control and User Plane Separation,CUPS）技术通过高低频协同组网的方式,控制面的控制基站工作在低频段,主要负责控制覆盖;用户面的数据基站工作在高频段,主要负责高速的数据传输。因此,无线接入网控制面与用户面分离架构能带来更好的覆盖性能、更高的传输速率、更低的能源消耗和更便捷的管理。然而,在无线接入网控制面与用户面分离架构中,用户必须被控制基站覆盖,才能向数据基站申请高速的数据传输服务。所以,提高控制面的覆盖概率显得尤为重要。但是,现有的研究通常在控制面采用正交频分多址接入（Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA）技术,受限于稀缺的频谱资源,无法满足日益增长的用户接入需求。非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术可以在同一信道上同时接入多个用户,为提高用户接入数量和频谱利用率提供了可能。所以,将NOMA技术引入无线接入网控制面,其覆盖概率、频谱效率和能量效率性能值得研究。另一方面,现有针对用户面频谱效率的研究只关注用户面,而不考虑控制面对用户的影响,导致出现用户面频谱效率过于理想化的问题。针对上述的两个问题,本文建立基于NOMA的无线接入网控制面与用户面分离系统模型,具体的研究内容如下:（1）本文在无线接入网控制面与用户面分离架构下,将NOMA技术引入无线接入网控制面,利用NOMA技术在同一信道上同时接入两个用户的特点,以提高控制面的覆盖概率、频谱效率和能量效率。通过运用概率论、随机几何理论和排队论的知识,对相邻基站产生的干扰情况进行分析,并在此基础上推导只有非视距传输路径时控制面的覆盖概率、频谱效率和能量效率。根据数值仿真结果显示,相比采用OFDMA技术,采用NOMA技术具有更高的覆盖概率,且性能最大可提升约84%。同时,对频谱效率和能量效率而言,采用NOMA技术的性能与采用OFDMA技术相比均有明显的提升。（2）针对不考虑控制面对用户的影响,从而出现用户面频谱效率过于理想化的问题,本文提出联合无线接入网控制面覆盖特性的用户面研究方案。在控制面为用户提供持续稳定的控制覆盖的基础上,对用户面的频谱效率进行分析。控制基站会为用户选择具有最佳性能的数据基站为其提供服务。考虑到用户面中数据基站到用户会存在视距和非视距两种传输路径,本文在用户面采用莱斯衰落信道模型。最后利用MATLAB软件设计并实现了无线接入网控制面与用户面分离仿真模型。仿真结果表明,随着数据基站密度的增加,用户面频谱效率会先增加后趋于稳定。通过增大用户密度或者控制基站密度以及降低用户面信干噪比阈值的方式可以提高用户面频谱效率。