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LTE系统的移动负载均衡技术 摘要—在本文中我们提出的仿真结果表明，一个基于自动调节切换门限的简单的分布式同频负载均衡算法能显著降低LTE(Long Term Evolution,长期演进)网络中的呼叫阻塞率，并提高蜂窝边缘的吞吐量。 【关键词】LTE 负载均衡 切换 SON 无线电资源管理(RRM) 简介 负载均衡的描述为，将过载小区的负载分配给轻载的相邻小区使整个网络的无线资源运用更有效率。在本文中，我们所关心的是同频负载平衡机制，它在几分钟或几小时内测量反应时间，并能在长期演进网（LTE）中以最低的额外信令实现。 有很多方法可以重新分配小区之间的负载。一种方法是通过修改导频功率来调整小区的覆盖范围[1]。一个更强的导频功率实际上可以允许更多的远距离的用户进入小区，从而达到增加覆盖范围的目的。然而，自动调节小区覆盖范围冒着可能会造成覆盖漏洞的风险。另一种重新分配小区负载方法是修改两个相邻小区之间的切换区域。这种方法被称为移动负载均衡（MLB）。移动负载均衡的规则是一偏置切换测量值来调整切换区域，致使超载小区的边缘用户切换到负载较轻的相邻小区，从而提高资源的利用效率[2]。其结果是在呼叫阻塞率的降低和蜂窝边缘的吞吐量的提高。由于小区间负载分配自动的被完成，这种技术是自组织网络（SON）算法的一种。 本文的结构安排如下：在第二节中将介绍一个简单的分布式负载均衡算法；在第三节中，将介绍一个仿真模型并给出仿真结果；最后的结论将在第四节给出。 移动负载均衡 根据文献[3]，切换可以被许多事件所触发。在这篇文章中我们只涉及一个特定的事件，这个事件被称为事件A3，触发事件A3是当一个特定用户检测到一个相邻小区的信号质量比当前服务小区的好时进行切换触发。这个触发条件可以被描述为公式（1），其中i和j分别是当前小区和相邻小区，Mi和Mj分别是用户测量到小区i和j的信号强度，和分别是小区i和j的频率fi与fj的频率偏移，是服务小区的小区偏置，是小区i对j的小区偏置，ξ和η分别是一个滞后术语和一个固定的偏移量。Mi的测量值可以是一个单位为dBm的参考信号接收功率的形式，或者是单位为dB的参考信号接收质量的形式[4]。在本文中我们只考虑同频切换，在这种情况下，公式（1）变换为公式（2）。从公式（2）可以看出，通过增加偏移，小区i的移动用户可以切换到相邻小区j，从而减轻小区i的负载。 在本文中，基于小区负载测量，我们通过自动调整参数来进行负载均衡。我们可以通过一个简单的方法来达到这个目的，如公式（3）所示。 其中Δ是偏移量步长，Pi和Pj分别是小区i和j的负载量，Pth0是一个触发负载均衡的预定义门限，所有 都初始化为0。定期更新(3)的应用,以应对每个小区新的负载测量值。因此，这个方法适合于分布式的实现，其中每个小区和相邻小区交换负载测量值和偏移值。 公式（3）的一个特性是偏移量总是对称的，如= 这点对于确保用户从一个小区切换到另一个小区然后再切换回去（就是防止乒乓切换）是很重要的。 是在一个测量周期ΔT内分配给持有者K的物理资源模块的总数，K系统带宽中的物理资源模块的总数，而它们的总和是执行所有持有者连接到小区i在测量周期内。注意，Pi实在一个范围值以内的，是持有者K在周期ΔT内取得的吞吐量，是持有者K承载它的QoS请求所需的平均数据传输率[5]（在非法服务的情况下,代表一个“等价的GBR”，既是对于一个非法用户来说，最低吞吐量是可以被接受的）。是一个正实常数（通常约为2.0）用来保证负载在一个合理的数量之下，万一由于一个特定用户恶劣的无线信道质量变得非常低。 每60秒更新一次。对于这种规模的仿真，完全模拟MAC的调度，RLC、HARQ和物理层将变得非常复杂。作为替换，我们用一个简化的模型如下面所描述。在每个框架中，每个用户的值都用公式（6）进行计算。公式中是热噪声谱密度，是用户K和小区j之间的平均路径增益，P是小区发射功率是代表用户K与小区i之间瑞利衰落的几何分布随机变量平均值。 值是在查表的基础上通过链路级仿真映射到一个调制和编码方案（MCS）上，以达到一个瞬间可实现的数据率。这是一个公平按比例调度计算出来给每个用户的，如公式（7）所示。其中β=1.5是一个确定的参数，是用户K得到的平均吞吐量。 在每一个小区中，每个接入用户都以依次排序，每个用户都根据需要分配PRB来腾空队列直到说有用户都得到服务或者所有PRBs都被应用。 每个小区都有一种准入控制机制[6]，当负载测量值达到0.7是阻止行的接入，并试图阻止切换当负载测试值到达0.8，拥塞控制机制[7]还包括阻止当测量值达到0.9时的掉话问题。 呼叫到达被模拟为一个泊松过程，并模拟了非均匀分布的地理交通的影响。根据下面的思想我们假设新的呼叫发生在群集位置，在任何给定的时间这里