论文总字数：20267字

摘 要

由于现代社会能量需求上涨，节能减排成为了人类共同面对的问题。LTE作为通信技术的代表，在各技术方面都比以往有极大提高。但随着用户需求日渐上涨，网络规模不断扩大，能量节约在通信领域变的越来越重要。

自组织网络，即网络能够自动感知网络环境的变化，并对系统参数进行自动调整，最终优化网络性能。它能够在联网过程中尽量减少人为干预，降低运营成本。作为能够显著提高容量具有成本效益的手段，异构网络部署已被收录在3GPP LTE-Advanced标准中，其中的性能提升可以通过增加节点密度与低功耗节点，如微蜂窝、微微蜂窝和中继节点等。SON具有巨大潜力应用在未来的LTE-Advanced异构网络（HetNets）中。

LTE HETNET网络采用了宏微小区相结合的方式，面临着新的挑战。目前，自组织网络的关键技术研究主要关注网络自优化。SON标准中定义了多个自优化功能，包括负载均衡，移动健壮性优化，容量与覆盖优化，节能优化，随机接入信道自优化等。在本文中，研究了能量节约的相关算法。因为传统的能量节约技术都是针对于频谱资源，系统容量上进行的，所以本文章介绍了一种对于LTE异构网中重叠Pico小区进行的契合于SON技术的能量节约技术，包括对小区的切换转移，开关机制和覆盖优化。具体是对于负载量比较小的小区，通过判断其邻近小区资源剩余来确定是否能对本小区进行节能操作，关闭小区或者选择降低本小区功率，切换用户至更合适的小区，从而实现资源的充分利用和能量节约。最后通过MATLB仿真平台进行算法的仿真，仿真结果表示该能量节约算法有着比较好的节能效率。

关键词：LTE宏微异构网络，SON，能量节约，节能效率，功率控制

Energy saving technology of LTE-A system SON self optimization

Abstract

With the rising energy demand in modern society, energy saving and emission reduction have become the common problem for mankind.. As the representative of communication technology, LTE has greatly improved in all aspects of technology. However, with the rising demand of the user, the scale of the network expands and the energy saving is becoming more and more important in the communication field.

Self organization network, that is, the network can automatically perceive the changes of the network environment, and the system parameters automatically adjust, and ultimately optimize the network performance. It can reduce the human interference and reduce the operating costs in the process of networking.. As can significantly improve the capacity of a cost-effective means, heterogeneous network deployment has been included in 3GPP LTE advanced standard, the performance improve by increasing the node density and low power node, such as micro cellular, Pico cellular and relay nodes. SON has great potential for applications in future LTE-Advanced heterogeneous networks (HetNets).

HETNET LTE network uses macro and micro cells, facing new challenges. At present, the research of key technologies of self-organization network mainly focus on the optimization of network.. SON standard defines a number of self optimizing functions, including load balancing, mobile robustness optimization, capacity and coverage optimization, energy saving optimization, random access channel optimization, etc. In this paper, the correlation algorithm of energy saving is studied. Because the traditional energy saving technology is needle for spectrum resources, system capacity, so this article introduced an method for LTE heterogeneous network overlapping pico cells which fit to SON technology of energy saving technology, including transfer of cell switching, switching mechanism and the optimization of coverage. The simulation results of the MATLB simulation platform show that the energy saving algorithm has good energy saving efficiency.

KEYWORDS: HetNet; LTE; energy saving; energy efficiency.

目录

LTE-A系统SON自优化中的节能技术 I

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 前人研究现状 1

1.2.1 硬件节能 2

1.2.2 通信协议节能 2

1.2.3 Marco、Pico LETHET网络部署节能 2

1.2.4 Marco、Pico LETHET网络资源管理节能 2

1.2.5 清洁能源节能 2

1.3 本文的主要内容和结构安排 2

第2章 LTE-A系统及SON自优化技术 4

2.1 LTE及LTE-A系统概述 4

2.1.1 系统概述 4

2.1.2 LTE系统架构及目标 4

2.1.3 LTE-A的技术发展 5

2.2 SON主要功能 5

2.2.1 SON功能概述 5

2.2.2 网络监测 (Self-Detection) 7

2.2.3 自配置(Self-configuration) 7

2.2.4 自愈合(Self-healing) 8

2.2.5 自优化(Self-optimization) 8

2.3 SON结构及主要用例 8

2.3.1 覆盖与容量优化 9

2.3.2 移动鲁棒性优化 9

2.3.3 移动健壮性优化 9

2.3.4 移动负载均衡优化 9

2.3.5 能量节约 9

第3章 能量节约技术 10

3.1 能量节约技术简介 10

3.1.1 技术简介 10

3.1.2 时域节能方案 10

3.1.3 频域节能方案 10

3.1.4 空间节能方案 10

3.1.5 本文节能方案 11

3.2 能量节约技术算法流程 11

3.2.1 定义变量 11

3.2.2 节能算法流程 12

3.3 能量节约算法仿真 15

第4章 总结与展望 19

参考文献 20

致谢 21

绪论

课题研究背景

温室效应引起的全球气候变暖成为了全世界关注的问题，于是节能减排应运而生，在各行各业都得到了关注。而这个举措并不是不仅仅是各个行业的事，这关系到了每一个人类，关乎到这个世界。20世纪末，通信行业飞速发展，给人类社会带来巨大影响的同时，能量消耗速率也同样令人震惊。所以作为高新技术的代表通信行业更应该在能量节约处提升自己，提高能源效率，降低自身的能源消耗。对此，一系列新的技术得到建议推广，并且新技术的继续发展，都使通信行业的能源问题继续得到长足改进。而从用户角度考虑，节能也是势在必行，常常听到用户抱怨手机电池续航问题，而这个问题很大一部分来自于无线网络接入的能耗，所以提升能量效率是一件关系到每一个细节的事情。通过研究发现，网络的能耗超过7成来自基站，所以如何实施有效的能量节约策略，将是未来很长一段时间内社会和运营方共同关注的问题，这不但包含着经济利益，还有着社会环境方面的利益。

通信技术在日益发展，与之对应的是用户数量与需求的不断增长，对通信的业务数量与种类，通信稳定与速率都提出了越来越高的要求。为了极大的满足这些需求，3GPP提出了LTE长期演进计划，进入了4G的时代，随着新技术得到应用，用户体验也空前提高。而作为代价，更多的通信设备，更多的资源都投入到运营中去，如果不有效的降低能量消耗，提高能源利用率，能耗将会大大增加。在技术和市场的充分考虑下，3GPP对SON自组织技术也启动了相关的工作。

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