随着无线通信技术的不断发展和用户业务需求的持续增长,网络基站数目快速增加,2G/3G网络长期共存,LTE的出现使网络更加复杂。若仍采用传统的优化方法,不仅增加人工成本,网络性能也不能迅速优化。而自优化技术能够使网络自动感知周围环境的变化,实现系统控制参数的自动调整,进而提高网络性能。本文在对LTE自优化网络特性及自优化控制理论分析的基础上对LTE网络自优化关键技术进行了深入研究,提出了新的优化模型和算法,并通过理论分析和计算机仿真验证其可行性。本文主要从切换参数、移动性负载均衡及二者之间的协调三方面进行研究,主要创新工作如下：1.建立一种新的切换参数自优化控制模型。通过汉密尔顿优化函数得出该模型的最优控制条件,即当每个小区的掉话率随小区负载变化一致时,整个网络的掉话数目可以降到最小,此时网络也就达到了稳定状态。在理论和仿真的基础上重点研究切换参数对切换性能的影响,得出切换参数随切换性能变化的调整规律,同时通过减少需要控制的切换参数数目来降低系统复杂度。2.提出一种新的基于CQI信息变化的切换参数自优化算法,该算法综合考虑了用户速度、小区负载、SINR与CQI信息的关系。仿真结果表明该算法可以有效降低切换掉话率。进而引出快速切换带来的资源浪费问题,提出一种改进的基于事件和周期性上报的优化机制,可以有效减少信令负载。3.根据网络负载的空间分布和时间分布特性,建立一种改进的卡尔曼滤波负载预测模型,以适应网络中负载动态变化,并提高了负载预测准确性。在此基础上提出一种新的蚁群负载均衡优化算法,该算法基于小区中所有用户的刺激强度(包括小区负载情况、接收信号质量、用户位置等因素)确定切换参数的调整范围,从而可以将相应位置的用户转移到邻居小区,实现负载均衡。经仿真验证,蚁群负载均衡优化算法与迭代算法相比可以明显减少网络中不满意用户数,降低切换失败率。4.提出一种改进的基于覆盖类型的负载均衡优化算法。仿真结果表明该算法比传统方法的收敛速度快,可以有效地实现网络负载均衡。5.在分析移动负载均衡中负载转移乒乓效应的基础上,提出基于全网信息的优化机制,并设计出一种新的具有生命周期的消息格式,该格式可以显著减少信令负担。6.建立了一种多目标优化模型,有利于无线网络整体性能提高。基于上面的分析可知：虽然切换参数自优化和负载均衡自优化都是通过调整切换参数来实现各自的目的,但它们对切换参数的调整方向却是相反的。该模型以全网用户阻塞率和全网无线链路失败率最小为目标,通过拉格朗日乘子法得出最优控制条件,即当网络中两两相邻小区的掉话数随着小区负载的变化一致时,该模型达到最优。通过性能仿真分析可知：(1)采用粒子群算法可以有效地找到位于帕累托最优阵面上的最优解；(2)通过博弈论分析该模型的时间复杂度可知该算法收敛速度快；(3)该模型可以实现切换参数自优化和负载均衡自优化之间的协调工作,同时使用户阻塞率和无线链路失败率尽量小。