智能电网供电协作中继网络中继选择策略研究

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1、硕士学位论文智能电网供电协作中继网络中继选择策略研究作者姓名邓子杰学科专业通信与信息系统指导教师柯峰副教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月StudyontheStrategiesofRelaySelectioninCooperativeRelayNetworkswithSmartGridADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DengZijieSupervisor：Prof.KeFengSouthChinaUniversityof

2、TechnologyGuangzhou,China分类号：TN929.5学校代号：10561学号：201520108812华南理工大学硕士学位论文智能电网供电协作中继网络中继选择策略研究作者姓名：邓子杰指导教师姓名、职称：柯峰副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：冯穗力教授委员：薛锋章研究员、张平教授、柯峰副教授、黄昭文高级工程师摘

3、要协作中继网络技术在提高无线通信系统传输速率的同时，还能扩大信号的覆盖范围以及减少能量的损耗，其已经成为未来无线通信系统中提高通信质量的关键技术。随着先进信息技术的发展智能电网将会成为下一代的电网系统，智能电网供电下的协作中继网络系统近年来也引起业界广泛的研究兴趣。然而，传统的智能电网下中继网络方面相关的研究大多是认为中继节点“无偿”提供资源和服务，但中继节点往往属于不同利益的个体或者服务运营商，尤其在智能电网供电下中继拥有不同的资源成本，中继将会为了节约自身成本而产生“自私”特性。因此有必要对智能电网供电中

4、继网络的激励策略进行研究以提高整个无线网络的效率和性能。本文通过运用博弈理论制定策略来选择最优中继以及进行资源合理分配，从而保证智能电网下中继网络的性能以及资源利用效率。本文主要的贡献包括以下几个方面：首先，本文研究智能电网供电下中继网络非合作博弈策略。利用统计信道状态信息推导出中继网络下的中断容量以及用户选取每个中继的最优购买功率闭式解。接着基于定价机制，提出一种非合作博弈策略将节点分别建模为买家和卖家来选择最优中继以及功率分配。仿真结果表明，智能电网下中继网络的非合作博弈算法能够保证用户以及中继的效益同时

5、还能提高中继网络的能量利用效率。然后，本文讨论有限字符输入信号的单用户多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）中继网络非合作博弈策略。提出一种复杂度较低的改进线性预编码设计算法，并将该改进的预编码算法与智能电网下中继网络的非合作博弈算法结合，获得优化后的预编码矩阵、最优选择中继和最优购买功率。仿真结果表明，基于有限字符集信号输入的设计方案相比于基于高斯输入信号的方案能获得较大的性能增益，所采用预编码算法下的非合作博弈得到的结果还能显著地提升网络系统性能。最后，本文还讨论

6、有限字符输入信号的多用户智能电网供电MIMO中继网络。通过设计线性预编码矩阵以及对应的购买功率来使每个用户选择候选中继时相应的自身效用函数最大化，然后在此基础上可以获得用户与中继之间相互的偏好列表。根据偏好列表本文提出一种多对多的稳定匹配算法来获得用户和中继稳定匹配结果。仿真例子表明本文采用的优化匹配算法在获得稳定解的同时还能获得性能上的增益。关键词：智能电网；中继选择；博弈论；有限字符输入IAbstractThecooperativerelaycommunicationtechnologycanincrea

7、sewirelesstransmissionrateandenlargecoverageareawithlessenergycost,whichcanbecomeakeytechnologyforimprovingthecommunicationqualityinthefuturewirelesscommunicationsystem.Withthedevelopmentofadvancedinformationtechnology,thesmartgridisexpectedtobethenextgener

8、ationelectricitygrid,sotherelayneworkspoweredbysmartgridhasattractedmuchattentionintheacademiccirclesinrecentyears.However,mostoftherelatedstudiesonrelaynetworkswithsmartgridconsiderrelaynodesas“free”s