协作中继技术在智能电网中的应用

摘要

智能电网是全面智能化的新型电力系统，它涉及传感与检测、通信、互联网、材料制造等多种产业，先进的通信信息交互技术是其关键所在，也是未来发展的基础之一。智能电网的发展是一项长期而巨大的科研内容和工程实践课题，涌现出多种业务创新实践，包括配电自动化系统、智能调度系统、用电信息采集、移动缴费、客户故障自动诊断与处理、智能化业扩报装服务、输电线路智能化巡检、智能变电站、智能用电小区、智能家电控制、电动汽车充电站等。这些新兴业务在提高电网的智能化水平和安全生产水平的同时，也对现有的有线部署的传统电网提出了新挑战。
　　本文首先研究了智能电网的总体架构，重点包括电力无线专网的结构、业务应用以及适用技术。接着分析了协作通信的主要应用方面和研究方向，主要分为源节点的中继选择，中继节点的信号转发，目的节点的接收合并。介绍了协作通信应用于LTE和LTE-A内的无线中继和多点协同技术，并分析了可能会出现的多源多业务多中继的具体场景。
　　其次对协作通信内的重点中继选择策略进行了分析，包括基于瞬时和平均信道特性的中继选择，并且比较了两者对应算法的性能和缺陷。在Matlab平台上搭建了源节点-中继-目的节点的链路仿真模型，对机会中继算法和门限筛选算法进行误码率仿真，并着重优化了机会中继里可能出现的冲突概率过大的问题。
　　最后针对各业务差异较大的情况，在多业务混合的场景下提出了融合的基于用户QoS的中继选择策略，并对其算法进行了详细设计，特别是引入优先级抢占这一概念，分析了不同用户选择的中继在性能上的区分。后验证测试了在单基站条件下各用户的占比，候选中继的总数量对不同节点工作稳定性的影响，以中继端实际协作的性能效果对比，分析了用户所对应的优先级比例确定时，应在网络中布置的中继数，进一步完善了整套选择策略和算法。

目录

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文内容及组织结构

第二章 协作通信概述

2.1 协作通信系统组成

2.2 协作通信关键技术

2.3 电力无线专网应用场景

2.4 本章小结

第三章 中继选择策略研究与仿真

3.1 中继选择原则及策略对比

3.2 基于瞬时信道信息选择策略

3.3 基于平均信道信息选择策略

3.4 单一中继选择策略的局限性

3.5 本章小结

第四章 基于用户QoS的中继选择策略

4.1 优先级划分

4.2 优先级抢占算法

4.3 本章小结

第五章 UE-QoS策略性能仿真与分析

5.1 通信开销及代价

5.2 通信开销仿真

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 进一步研究展望

致谢

参考文献

个人简历及攻读硕士学位期间取得的成果