智能電網(wǎng)供電協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中繼選擇策略研究

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1、碩士學(xué)位論文智能電網(wǎng)供電協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中繼選擇策略研究作者姓名鄧子杰學(xué)科專業(yè)通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師柯峰副教授所在學(xué)院電子與信息學(xué)院論文提交日期2018年4月StudyontheStrategiesofRelaySelectioninCooperativeRelayNetworkswithSmartGridADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DengZijieSupervisor：Prof.KeFengSouthChinaUniversityof

2、TechnologyGuangzhou,China分類號(hào)：TN929.5學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：201520108812華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文智能電網(wǎng)供電協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中繼選擇策略研究作者姓名：鄧子杰指導(dǎo)教師姓名、職稱：柯峰副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：通信與信息系統(tǒng)研究方向：現(xiàn)代通信理論與技術(shù)論文提交日期：2018年4月10日論文答辯日期：2018年6月4日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席：馮穗力教授委員：薛鋒章研究員、張平教授、柯峰副教授、黃昭文高級(jí)工程師摘

3、要協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在提高無線通信系統(tǒng)傳輸速率的同時(shí)，還能擴(kuò)大信號(hào)的覆蓋范圍以及減少能量的損耗，其已經(jīng)成為未來無線通信系統(tǒng)中提高通信質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。隨著先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展智能電網(wǎng)將會(huì)成為下一代的電網(wǎng)系統(tǒng)，智能電網(wǎng)供電下的協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)近年來也引起業(yè)界廣泛的研究興趣。然而，傳統(tǒng)的智能電網(wǎng)下中繼網(wǎng)絡(luò)方面相關(guān)的研究大多是認(rèn)為中繼節(jié)點(diǎn)“無償”提供資源和服務(wù)，但中繼節(jié)點(diǎn)往往屬于不同利益的個(gè)體或者服務(wù)運(yùn)營商，尤其在智能電網(wǎng)供電下中繼擁有不同的資源成本，中繼將會(huì)為了節(jié)約自身成本而產(chǎn)生“自私”特性。因此有必要對(duì)智能電網(wǎng)供電中

4、繼網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)策略進(jìn)行研究以提高整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的效率和性能。本文通過運(yùn)用博弈理論制定策略來選擇最優(yōu)中繼以及進(jìn)行資源合理分配，從而保證智能電網(wǎng)下中繼網(wǎng)絡(luò)的性能以及資源利用效率。本文主要的貢獻(xiàn)包括以下幾個(gè)方面：首先，本文研究智能電網(wǎng)供電下中繼網(wǎng)絡(luò)非合作博弈策略。利用統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息推導(dǎo)出中繼網(wǎng)絡(luò)下的中斷容量以及用戶選取每個(gè)中繼的最優(yōu)購買功率閉式解。接著基于定價(jià)機(jī)制，提出一種非合作博弈策略將節(jié)點(diǎn)分別建模為買家和賣家來選擇最優(yōu)中繼以及功率分配。仿真結(jié)果表明，智能電網(wǎng)下中繼網(wǎng)絡(luò)的非合作博弈算法能夠保證用戶以及中繼的效益同時(shí)

5、還能提高中繼網(wǎng)絡(luò)的能量利用效率。然后，本文討論有限字符輸入信號(hào)的單用戶多輸入多輸出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）中繼網(wǎng)絡(luò)非合作博弈策略。提出一種復(fù)雜度較低的改進(jìn)線性預(yù)編碼設(shè)計(jì)算法，并將該改進(jìn)的預(yù)編碼算法與智能電網(wǎng)下中繼網(wǎng)絡(luò)的非合作博弈算法結(jié)合，獲得優(yōu)化后的預(yù)編碼矩陣、最優(yōu)選擇中繼和最優(yōu)購買功率。仿真結(jié)果表明，基于有限字符集信號(hào)輸入的設(shè)計(jì)方案相比于基于高斯輸入信號(hào)的方案能獲得較大的性能增益，所采用預(yù)編碼算法下的非合作博弈得到的結(jié)果還能顯著地提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能。最后，本文還討論

6、有限字符輸入信號(hào)的多用戶智能電網(wǎng)供電MIMO中繼網(wǎng)絡(luò)。通過設(shè)計(jì)線性預(yù)編碼矩陣以及對(duì)應(yīng)的購買功率來使每個(gè)用戶選擇候選中繼時(shí)相應(yīng)的自身效用函數(shù)最大化，然后在此基礎(chǔ)上可以獲得用戶與中繼之間相互的偏好列表。根據(jù)偏好列表本文提出一種多對(duì)多的穩(wěn)定匹配算法來獲得用戶和中繼穩(wěn)定匹配結(jié)果。仿真例子表明本文采用的優(yōu)化匹配算法在獲得穩(wěn)定解的同時(shí)還能獲得性能上的增益。關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；中繼選擇；博弈論；有限字符輸入IAbstractThecooperativerelaycommunicationtechnologycanincrea

7、sewirelesstransmissionrateandenlargecoverageareawithlessenergycost,whichcanbecomeakeytechnologyforimprovingthecommunicationqualityinthefuturewirelesscommunicationsystem.Withthedevelopmentofadvancedinformationtechnology,thesmartgridisexpectedtobethenextgener

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