随着移动宽带业务的爆炸性增长,网络的扩容和升级不断加快,移动运营商的运营成本迅速上升。但是,在移动数据业务呈指数增长的同时,伴随着激烈的竞争,运营商每用户的平均收入(ARPU, Average Revenue Per-User)却在不断下降。这促使运营商比以往任何一个时候更加注重盈利,注重控制成本,减少运营成本(OPEX, OPerating EXpense)和包括网络建设成本的固定资产投入(CAPEX, CAPital EXpense)。但运营商追随和引入诸如长期演进(LTE, Long Term Evolution)等新无线技术和网络的需求和动力,却是客观存在的。这是运营商保持网络竞争力的必要“工具”。运营商不得不面临同时运营2G、3G、4G等多模式多频段的多个移动通信网络。除非我们在日常的网络运营和维护中更多地使用自动化的手段,否则运营的复杂程度和费用势必会增加。自组织网络(SON, Self Organization Network)的必要性由此而生。SON一般被定义为运营商用来管理和控制移动宽带网络的一系列功能和特征,他们通过不需要人为干预的自动化操作来提升运营效率,降低运营复杂度。SON已成为当前研究的热点领域之一,并已经成为新一代移动通信网络技术标准的重要部分。本论文对自组织网络的理论和关键技术进行了深入和全面的研究,并在此基础之上,针对自组织网络的自优化技术,选择了其中的负载均衡、负载均衡和切换的联合优化、以及无线资源调度动态自优化三个方向重点开展技术研究工作。通过对其中的多网络节点协作、多种关键技术间协同以及多用户资源调度三个维度的分析,创造性地提出了解决上述三方面问题的思路和解决策略。论文的主要研究工作和创新点总结如下：1.自组织网络的负载均衡理论和技术研究针对如何在全网范围内实现以最少的切换代价最大程度地实现负载均衡的问题,我们研究了负载均衡问题和网络流模型之间的关系,证明了移动网络中的负载均衡问题可以抽象化为经典网络流模型下的最小费用最大流问题,提出了在移动通信网络的多种约束条件下的动态负载均衡算法及其算法实现流程。在设计算法中,我们以最小费用路算法为基础,分析了LTE网络的业务特征以及对应的网络流图的容量和费用含义,采用可切换用户数最大的小区优选准则,对传统的最小费用路算法进行优化,进一步简化了选路策略的计算,提升最小费用路的计算效率。评估结果表明,算法不论是在全网负载分布的优化方面,还是在重载和轻载小区的负荷分担方面,都表现出了优良的性能。在保证用户可接入网络能力不变差的前提下,最大化的进行不同小区间的负载均衡调度,以最小的切换代价,换取最大的均衡效果。2.自组织网络中负载均衡和切换联合优化的理论和技术研究针对负载均衡和切换同时优化过程中客观存在的矛盾和冲突可能,从两者的联合优化出发,提出了一种协调负载均衡和切换,共同提高网络性能和用户满意度的联合优化算法。算法在对负载均衡和切换性能分别进行分析的基础上,对用于负载均衡评价的用户满意度和用于切换评价的切换满意度进行赋权求和,定义了联合满意度因子作为算法衡量优化效果的指标。在设计联合优化算法时,我们分析并给出了切换判决公式中用于负载均衡调整的偏移量和用于切换调整的迟滞值的取值方法,并加入了重要性能判别指标——无线链路失败率作为优化开启和优化方向的依据,设计了完整的算法流程。评估结果证明了联合优化算法的始终有效性,并通过和独立优化算法的比较,证明了在切换满意度接近不可接受门限时,联合优化算法可及时扭转优化方向,保证了负载和切换两方面的性能,从而在综合满意度上取得了最优。3.自组织网络中无线资源调度的关键技术研究针对LTE自组织网络中多用户资源调度的性能优化问题,深入分析了LTE网络中可能对系统调度性能带来影响的多方面因素,重点研究了网络动态的根据扇区用户的分布特征,自适应调整资源分配算法中关键因子的可能性。在此基础上,我们提出了一种基于扇区用户分散度的最大物理资源块(MaxPRB, Max Physical Resource Block)自优化调整算法。算法对传统的比例公平调度算法进行了改进,根据不同扇区用户分散度,动态配置用户MaxPRB,以提升系统的扇区平均吞吐量以及用户公平性。评估结果表明,算法性能不论是在扇区平均吞吐量方面还是在用户满意度方面,都超越了原有的普通的比例公平算法(PF, Proportional Fairness)性能,取得了较好的增益。这种根据小区的用户信干噪比(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio)分散度动态调整MaxPRB的策略,使得资源分配和实际信道环境和网络现状的进一步自适应和自优化。基站可根据每个小区的用户数量和分布的实时变化,动态的调整每个用户在每个单位时间可以获得的最大资源；同时系统根据每个小区和每个特定时间的具体情况,灵活的确定资源分配的最大颗粒度和优化方向,从而综合提升了系统性能。以上研究成果,均以学术论文的形式被电气电子工程学会(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)的期刊或国际会议所发表。