基于博弈的LTE负载均衡算法研究

摘要

近些年随着科技的进步和无线通信技术的快速发展，人们对于系统带宽、业务多样性和服务质量的要求越来越高。于是3GPP(The3rd Generation PartnershipProject)提出了对UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)技术的长期演进计划(Long Term Evolution，LTE)项目，在LTE系统中为了降低运营成本、减少人工开销和提高系统自主智能性，自组织网络(Self-Organizing Network，SON)应运而生，负载均衡作为SON自优化功能重要内容之一，其主要作用是在没有人工介入情况下解决LTE系统内负载不平衡的问题。近年来，关于负载均衡算法已经成为LTE-SON中的研究重点之一。
　　 对于解决LTE的负载均衡问题，经济学中的博弈论是一个有效的方法。本论文首先在分析LTE系统结构和链路模型的基础上，将博弈理论中的拍卖模型引入到LTE系统，并将热点小区和目标小区当做拍卖方和竞拍方，制定出价策略，建立双方的效用函数和整个网络的收益函数，并通过最大化效用函数来增加整个网络的收益，从而合理的实现用户的转移达到平衡整个系统负载的目的。
　　 进一步，针对一般负载均衡算法无法解决LTE网络中的用户分布具有随机性的问题，在基于博弈的负载均衡算法基础上进行改进和优化，提出了一种连续负载均衡算法，该方法的主要思想是热点小区首先向协作小区发送连续负载均衡请求，协作小区收到请求后设置本小区为虚拟过载状态，将负载转移出去后，热点小区再将负载转移至协作小区中，这样通过多个小区之间的协作来进行连续的负载转移，从而成功降低热点小区的负载，达到提高资源利用率的目的。
　　 最后，对本文提出的两种负载均衡算法进行仿真验证分析，通过仿真结果证明算法的有效性。

目录

声明

摘要

缩略词

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状分析

1．3 主要研究内容及论文结构

第二章 LTE系统和负载均衡简介

2．1 LTE系统简介

2．1．1 E-UTRAN体系架构

2．1．2 LTE主要空中接口

2．1．3 LTE系统无线帧结构

2．1．4 物理资源块

2．2 LTE系统的关键技术

2．2．1 OFDM技术

2．2．2 MIMO技术

2．2．3 自适应调制编码技术

2．3 负载均衡简介

2．3．1 LTE-SON基本概念

2．3．2 SON的主要功能

2．3．3 负载均衡技术

2．4 本章小结

第三章 基于博弈的负载均衡算法设计

3．1 LTE系统模型分析

3．1．1 小区负载的度量

3．1．2 系统小区模型

3．1．3 路径损耗

3．2 拍卖模型建模与算法流程

3．2．1 参与者

3．2．2 出价策略

3．2．3 收益函数

3．3．3 拍卖用户选择

3．3．4 算法流程

3．3 算法仿真与性能分析

3．3．1 仿真拓扑和参数设置

3．3．2 仿真评估内容

3．3．2 仿真结果和性能分析

3．4 本章小结

第四章 基于博弈的负载均衡算法改进优化方案和仿真分析

4．1 模型描述

4．2 基于博弈的负载均衡算法改进

4．2．1 连续负载均衡解决方案

4．2．2 连续负载均衡算法流程

4．3 算法仿真与性能分析

4．3．1 仿真参数设置

4．3．2 仿真结果及性能分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 进一步工作展望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间的研究成果