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《北京邮电大学》 2011年
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无线接入网中无线下行覆盖自优化和自主负载均衡方法

张恒  
【摘要】:无线接入网的发展呈现大规模、复杂、开放、异构和动态的特点,用户对无线接入网所提供服务的质量要求也越来越高。在这样的网络中,商业目标、系统结构、运行环境和用户需求等均会不断发生变化,这要求网络能够动态地适应这些变化以保证向用户提供优质的服务。为了达到该要求,人工的对网络进行配置、优化、修复和重配置等往往会带来高额的运维成本。为了减少因人工运维行为而带来的运维成本,并提高网络优化效率和运行质量,自组织网(Self-Organizing Networks, SON)的概念被引入到未来的无线接入网中。 未来的无线接入网被认为应具备SON功能,包括自配置、自优化和自愈三个功能域,每个功能域又可以分解为多个具体的用例。下行覆盖性能一直是无线接入网重要的性能指标之一,负载均衡可以有效提升通信热点地区的网络容量,保证用户服务质量水平,而当前无线接入网的无线下行覆盖优化和负载均衡均需依靠人工调整优化,因此无线下行覆盖自优化和自主负载均衡被认为是无线接入网SON功能的自优化功能域中的重要用例。研究上述两个用例的实现方法对提高无线接入网的运行质量,降低运维成本具有重要意义。 本文研究了如何利用自主网络管理技术来实现无线接入网的SON功能,研究的重点集中在无线接入网中无线下行覆盖自优化和自主负载均衡的方法。 本文的主要贡献为: (1)提出一种无线接入网下行覆盖自优化方法——模拟退火自主覆盖优化法。方法适用于WCDMA、TD-SCDMA、LTE等体制的无线接入网,通过小区发射功率的自主调节实现覆盖优化,仿真实验证明,在各种不合理下行覆盖情况下,模拟退火自主覆盖优化法均可以有效提高网络下行覆盖质量,使各项下行覆盖指标达到目标参考值的要求。 (2)提出一种集中式的自主负载均衡方法——博弈分流自主负载均衡法。方法适用于TD-SCDMA体制的无线接入网,利用调节基站参数(天线阵列的阵元加权系数)的技术手段实现负载均衡,同时兼顾覆盖优化。通过理论分析证明了方法中的关键算法可以收敛到问题的局部最优解。通过仿真验证了该方法在均衡负载、提升网络容量方面的性能优于现有方法,能保证基站间有合理的下行覆盖交叠,解决现有方法中基站交叠面积不受控和切换机制阻碍均衡行为的问题。 (3)提出了一种分布式的自主负载均衡方法——适用于TD-LTE的自主水流负载均衡法。方法利用基站对波束赋形的控制能力调节基站覆盖范围实现负载均衡,并基于LTE体制无线接入网的扁平化网络结构设计,通过在基站中增加自主管理模块,使基站获得自主负载均衡能力。通过理论分析证明了方法中的关键算法可以收敛到问题的局部最优解。通过仿真验证了该方式可以通过基站间的协调实现负载均衡,在网络中出现热点时,可以有效提高网络容量,并保证基站间有合理的覆盖交叠。 (4)在适用于TD-LTE的自主水流负载均衡法的基础上进行改进,提出适用于LTE(包括TD-LTE和FD-LTE)的自主水流负载均衡法。方法通过调节基站的切换迟滞冗余并结合切换机制实现负载均衡。通过仿真验证了该方法可以有效均衡通信热点区域的基站负载,提高网络容量。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN925.93

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