LTE網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化方法研究.pdf

1、為了降低下一代無線網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)配置和管理的人工成本，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的操作和維護(hù)性能，無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有內(nèi)在的自組織特性:允許網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)去偵查它們的環(huán)境，協(xié)作形成它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并可以管理自己的運(yùn)行參數(shù)以及適應(yīng)周圍環(huán)境的變化。為了推進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)自組織化的研究，下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組織(Next Generation Mobile Networks: NGMN)發(fā)布了自組織網(wǎng)絡(luò)(Self-Organizing Networks，SON)研究的白皮書

2、，并認(rèn)為在長(zhǎng)期演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)(Long TermEvolution: LTE)中，SON是降低成本和復(fù)雜度，以及提高網(wǎng)絡(luò)性能的最有效手段。另外，第三代合作伙伴計(jì)(3rd Generation Partnership Project:3GPP)也發(fā)布了關(guān)于LTE網(wǎng)絡(luò)自組織技術(shù)的構(gòu)架。網(wǎng)絡(luò)的自組織化過程總體可以分為三個(gè)組成部分:自配置過程，自優(yōu)化過程以及自恢復(fù)過程，分別對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的加入，參數(shù)優(yōu)化以及錯(cuò)誤恢復(fù)。由于自優(yōu)化作為連接自配置和自恢

3、復(fù)兩個(gè)組成部分的中間紐帶，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)自組織化過程的核心，本文重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)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(shù)框架，針對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)中的自優(yōu)化問題，從網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量出發(fā)，研究并分析了網(wǎng)絡(luò)在不同的負(fù)載統(tǒng)計(jì)量下面對(duì)的三個(gè)主要自優(yōu)化用例并提出相應(yīng)的解決方案:中高等且大方差負(fù)載下的負(fù)載均衡自優(yōu)化用例，中高等且小方差負(fù)載下的干擾協(xié)調(diào)自優(yōu)化用例和低負(fù)載下的能耗節(jié)省自優(yōu)化用例。其中負(fù)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(fù)載狀態(tài)，各個(gè)基站或者用戶自適應(yīng)的調(diào)整用戶和基站的接入關(guān)系，使得各個(gè)基站的負(fù)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(diào)自優(yōu)化用例中，我們研究了在標(biāo)準(zhǔn)軟頻率復(fù)用(SFR)的方案中，如何根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的空間位置以及時(shí)間到達(dá)上的動(dòng)態(tài)變化而自適應(yīng)的調(diào)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(duì)于各個(gè)資源快的信道衰落不一致而自適應(yīng)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(guān)來實(shí)現(xiàn)能耗節(jié)省的機(jī)制。
　　對(duì)于負(fù)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(jìn)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(duì)現(xiàn)在的系統(tǒng)負(fù)載狀況調(diào)整每個(gè)基站的切換觸發(fā)條件從而使得用戶更容易從高負(fù)載的小區(qū)切換到低負(fù)載的小區(qū)，從而得到負(fù)載均衡?；诖耍覀兲岢隽艘环N自適應(yīng)的小區(qū)互偏移量調(diào)整算法。從

6、用戶的角度出發(fā)，針對(duì)現(xiàn)在的系統(tǒng)負(fù)載狀況，各個(gè)用戶可以分布式的選擇接入基站和切換基站從而得到負(fù)載均衡，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的接入?yún)^(qū)域和切換區(qū)域調(diào)整。基于此，我們提出了一種分布式的基于負(fù)載效用的自適應(yīng)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(duì)于基于軟頻率復(fù)用的干擾協(xié)調(diào)自優(yōu)化用例，我們提出了自適應(yīng)的分布式迭代更新SFR功率因子的算法，在每個(gè)功率因子更新時(shí)隙，各個(gè)小區(qū)探測(cè)各個(gè)資源塊上的干擾狀況，然后針對(duì)現(xiàn)有的用戶數(shù)目以及對(duì)應(yīng)

7、的各個(gè)資源塊上的信道衰落情況，計(jì)算可以達(dá)到最大化系統(tǒng)吞吐量的功率因子，并根據(jù)上個(gè)時(shí)隙的功率因子各自獨(dú)立的自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前時(shí)刻的功率因子，從而保證各個(gè)小區(qū)在最大化系統(tǒng)吞吐量的同時(shí)，分布式而又自適應(yīng)的功率因子更新過程又是收斂的。與此同時(shí)，我們分析了在SFR框架下，對(duì)各個(gè)小區(qū)邊緣頻段進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配可以得到的分集增益，并說明了隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，該分集增益將逐漸降低，進(jìn)而提出了應(yīng)該著重研究各個(gè)小區(qū)內(nèi)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(xué)模型，并采用圖論中的最大獨(dú)立集理論加以解決。
　　對(duì)于基于基站開關(guān)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(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的負(fù)載狀態(tài)和業(yè)務(wù)請(qǐng)求，自適應(yīng)的開啟或者關(guān)閉基站？”這個(gè)問題。構(gòu)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(gè)NP-Hard問題，然后我們提出了兩個(gè)具有多項(xiàng)式復(fù)雜度的算法從而滿足自組織解決方案的“可擴(kuò)展性”特點(diǎn)。與此同時(shí)，我們討論了如何將這兩個(gè)算法應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)中。
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