LTE網絡自優(yōu)化方法研究.pdf

1、為了降低下一代無線網絡中參數(shù)配置和管理的人工成本，進一步提高網絡的操作和維護性能，無線網絡應該具有內在的自組織特性:允許網絡中的各個節(jié)點去偵查它們的環(huán)境，協(xié)作形成它們的拓撲結構并可以管理自己的運行參數(shù)以及適應周圍環(huán)境的變化。為了推進無線網絡自組織化的研究，下一代移動網絡組織(Next Generation Mobile Networks: NGMN)發(fā)布了自組織網絡(Self-Organizing Networks，SON)研究的白皮書

2、，并認為在長期演進網絡(Long TermEvolution: LTE)中，SON是降低成本和復雜度，以及提高網絡性能的最有效手段。另外，第三代合作伙伴計(3rd Generation Partnership Project:3GPP)也發(fā)布了關于LTE網絡自組織技術的構架。網絡的自組織化過程總體可以分為三個組成部分:自配置過程，自優(yōu)化過程以及自恢復過程，分別對應于網絡中各節(jié)點的加入，參數(shù)優(yōu)化以及錯誤恢復。由于自優(yōu)化作為連接自配置和自恢

3、復兩個組成部分的中間紐帶，是整個網絡自組織化過程的核心，本文重點關注網絡自組織化中的自優(yōu)化問題。
　　本文基于3GPP發(fā)布的自組織技術框架，針對LTE網絡中的自優(yōu)化問題，從網絡的負載量出發(fā)，研究并分析了網絡在不同的負載統(tǒng)計量下面對的三個主要自優(yōu)化用例并提出相應的解決方案:中高等且大方差負載下的負載均衡自優(yōu)化用例，中高等且小方差負載下的干擾協(xié)調自優(yōu)化用例和低負載下的能耗節(jié)省自優(yōu)化用例。其中負載均衡自優(yōu)化用例，我們研究分析了如何根據(jù)現(xiàn)

4、有的負載狀態(tài)，各個基站或者用戶自適應的調整用戶和基站的接入關系，使得各個基站的負載區(qū)域均衡，從而獲得更高的接入成功率和切換成功率;其中干擾協(xié)調自優(yōu)化用例中，我們研究了在標準軟頻率復用(SFR)的方案中，如何根據(jù)用戶業(yè)務的空間位置以及時間到達上的動態(tài)變化而自適應的調節(jié)功率因子以提高系統(tǒng)吞吐量，以及如何根據(jù)用戶對于各個資源快的信道衰落不一致而自適應的分配資源塊以降低資源塊使用量和提高接入用戶數(shù);其中能耗節(jié)省自優(yōu)化用例，我們研究分析了如何用最

5、少的基站來滿足現(xiàn)有系統(tǒng)的所有用戶，并分析了基站開關來實現(xiàn)能耗節(jié)省的機制。
　　對于負載均衡自優(yōu)化用例，我們分別從基站的角度以及用戶的角度出發(fā)分別進行了研究，并提出了不同的解決方案。從基站的角度出發(fā)，由于3GPP3定義了“EVENT A3”為切換觸發(fā)條件，那么可以針對現(xiàn)在的系統(tǒng)負載狀況調整每個基站的切換觸發(fā)條件從而使得用戶更容易從高負載的小區(qū)切換到低負載的小區(qū)，從而得到負載均衡?；诖?，我們提出了一種自適應的小區(qū)互偏移量調整算法。從

6、用戶的角度出發(fā)，針對現(xiàn)在的系統(tǒng)負載狀況，各個用戶可以分布式的選擇接入基站和切換基站從而得到負載均衡，從而實現(xiàn)自適應的接入區(qū)域和切換區(qū)域調整?；诖?，我們提出了一種分布式的基于負載效用的自適應用戶接入和切換算法，并分析了該算法的最優(yōu)性，收斂性等。
　　對于基于軟頻率復用的干擾協(xié)調自優(yōu)化用例，我們提出了自適應的分布式迭代更新SFR功率因子的算法，在每個功率因子更新時隙，各個小區(qū)探測各個資源塊上的干擾狀況，然后針對現(xiàn)有的用戶數(shù)目以及對應

7、的各個資源塊上的信道衰落情況，計算可以達到最大化系統(tǒng)吞吐量的功率因子，并根據(jù)上個時隙的功率因子各自獨立的自適應調整當前時刻的功率因子，從而保證各個小區(qū)在最大化系統(tǒng)吞吐量的同時，分布式而又自適應的功率因子更新過程又是收斂的。與此同時，我們分析了在SFR框架下，對各個小區(qū)邊緣頻段進行動態(tài)分配可以得到的分集增益，并說明了隨著網絡規(guī)模的增大，該分集增益將逐漸降低，進而提出了應該著重研究各個小區(qū)內資源塊和用戶的分配，提出了最小化資源塊使用量和最大

8、化用戶接入數(shù)的資源塊分配數(shù)學模型，并采用圖論中的最大獨立集理論加以解決。
　　對于基于基站開關的能耗節(jié)省自優(yōu)化用例，我們研究分析了“如何根據(jù)網絡現(xiàn)有的負載狀態(tài)和業(yè)務請求，自適應的開啟或者關閉基站？”這個問題。構建了最小能耗節(jié)省(MEC)的優(yōu)化模型并證明了MEC問題是個NP-Hard問題，然后我們提出了兩個具有多項式復雜度的算法從而滿足自組織解決方案的“可擴展性”特點。與此同時，我們討論了如何將這兩個算法應用到網絡中。
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