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LTE Small Cell混合组网中移动负载均衡的研究

作　者: 李钰洁
导　师: 黄联芬
学　校: 厦门大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 切换机制优化 LTE Small Cell 移动负载均衡凸优化
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来无线数据业务呈爆发式增长,且超过50%的语音通话业务和70%的数据流量都在室内环境中发生,因此引入小型基站(Small Cell)以提高室内覆盖和全网容量。在LTE (Long Term Evolution,长期演进)中,由于室内用户产生的数据量大且用户业务分布又不均匀,导致网络局部拥塞问题严重,3GPP将自组织网络(Self-Organizing Networks, SON)引入LTE,减少配置和管理网络的开销,解决网络局部容量拥塞问题。移动负载均衡(Mobility Load Balancing, MLB)是SON的重要功能之一,应用MLB技术可及时有效地处理基站间业务量的不均衡,达到改善LTE宏基站与Small Cell混合组网覆盖性能与容量优化,对网络性能和用户体验等产生重要影响,具有重要的理论及实际应用价值。本文以宏基站和Small Cell基站为关注对象,深入研究MLB算法及其优化。首先在研究宏基站MLB算法的基础上,提出Small Cell与宏基站混合组网场景下移动负载均衡算法架构,通过引入凸优化方法分析了移动负载均衡算法的凸优化特性,并在此基础上提出了基于切换机制优化的移动负载均衡算法,通过优化切换用户的选择、目标小区的选择和切换参数的调整来实现移动负载均衡。最后搭建LTE系统级仿真平台,通过对轻重载小区吞吐量、全网吞吐量、RB利用率、负载小区变化情况及QoS等性能进行仿真,将本文提出的算法与传统移动负载均衡算法和无移动负载均衡比较,结果表明：本文提出的算法能够在LTE SmallCell混合组网情况下实现负载均衡以及覆盖与容量的优化,本算法不仅能够有效地降低重载小区的负载,同时提高了RB利用率及整网性能。未来进一步的工作将研究企业级Small Cell室内仿真场景中,适用于多个Small Cell的集中式调度优化方案,进一步优化室内环境的负载和网络性能。关注移动负载均衡算法与其他SON算法的协同以及在5G技术中移动负载均衡技术的应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第1章绪论  13-20
  1.1 研究背景  13-17
    1.1.1 LTE家庭基站与Small Cell  13-15
    1.1.2 Small Cell的发展及SON  15-17
  1.2 国内外移动负载均衡技术研究现状  17-19
    1.2.1 移动负载均衡专利分布  17-18
    1.2.2 移动负载均衡国内外研究现状  18-19
  1.3 论文研究内容及组织结构  19-20
第2章 Small Cell及移动负载均衡技术  20-39
  2.1 Small Cell技术简介  20-27
    2.1.1 Small Cell技术特点  20-24
    2.1.2 Small Cell部署方案  24-27
  2.2 LTE Small Cell SON技术的发展  27-28
  2.3 LTE Small Cell SON存在问题  28-29
  2.4 负载均衡(LB)技术简介  29-30
  2.5 移动负载均衡(MLB)  30-37
    2.5.1 UE测量与切换  33-34
    2.5.2 负载报告  34-35
    2.5.3 参数的自适应调整  35-37
  2.6 移动负载均衡技术发展与需求  37-38
  2.7 本章小结  38-39
第3章 Small Cell混合组网中移动负载均衡算法设计  39-58
  3.1 宏基站的移动负载均衡数学框架  39-43
    3.1.1 负载值的计算  40-41
    3.1.2 切换用户选择  41-42
    3.1.3 目标切换小区预测  42-43
  3.2 LTE Small Cell混合组网的移动负载均衡数学框架  43-49
    3.2.1 小区负载值计算  44-45
    3.2.2 用户的选择  45-46
    3.2.3 切换小区的选择  46
    3.2.4 切换算法  46-47
    3.2.5 性能分析  47-49
  3.3 移动负载均衡算法与SON算法的协同  49-53
    3.3.1 凸优化算法基本思想  49-50
    3.3.2 移动负载均衡凸优化分析  50-53
  3.4 基于切换机制的优化算法  53-57
  3.5 本章小结  57-58
第4章 LTE Small Cell混合组网MLB算法仿真平台设计  58-67
  4.1 LTE系统级仿真仿真平台简介  58-59
  4.2 LTE移动负载均衡仿真系统架构设计  59-60
  4.3 LTE移动负载均衡算法仿真系统功能模块设计  60-66
    4.3.1 网络部署  60-61
    4.3.2 信道模型  61-62
    4.3.3 用户模型  62-64
    4.3.4 链路测试性能  64-66
    4.3.5 仿真性能评估  66
  4.4 本章小结  66-67
第5章 LTE Small Cell混合组网MLB系统仿真结果分析  67-79
  5.1 宏基站移动负载均衡算法仿真  67-68
    5.1.1 仿真场景  67
    5.1.2 仿真参数  67-68
  5.2 LTE Small Cell混合组网移动负载均衡算法仿真  68-71
    5.2.1 仿真场景  68-69
    5.2.2 仿真参数  69-71
  5.3 仿真结果与分析  71-78
    5.3.1 宏基站移动负载均衡算法  71-73
    5.3.2 LTE Small Cell混合组网移动负载均衡算法  73-78
  5.4 本章小结  78-79
第6章总结与展望  79-81
  6.1 总结  79-80
  6.2 展望  80-81
参考文献  81-85
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目  85-86
致谢  86

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