CN103248414B - 一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继两跳传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继两跳传输方法，利用干扰对齐和波束赋形技术在无线通信中的抗干扰功能，及中继技术对增加系统覆盖面积的能力。针对无线通信中由于传输距离较远或系统中噪声、干扰引起的无法直接通信的环境，在多个发送端和接收端之间放置多个中继，在发送端采用较为公平合理轮流优先中继选择策略，在发送端与中继之间采用波束赋形技术，实现频谱的高效利用，而在中继向接收端转发时，采用改进的干扰对齐技术，有效消除用户对内部及来自其他用户对的干扰，实现干扰的对齐和消除。利用该传输机制，能够降低系统的复杂度，可实现无线通信系统较高的传输速率，同时实现较高的系统能量效率。

Description

一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继两跳传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是远距离通信及信道质量不好时应用的抗干扰传输机制。

背景技术

近年来随着无线通信技术的快速发展，无线网络中的终端用户数急剧上升，通信环境中的干扰、衰落日益严重，导致小区边缘用户或远距离用户之间的通信质量较差，故如何消除干扰、增大系统的覆盖范围具有重要的理论意义和现实意义。

干扰对齐(Interference Alignment)技术作为一种能够成倍提高系统容量的抗干扰技术，近年来引起了人们的关注。其通过预先在发送端设计预编码将系统中的干扰信号对齐，将干扰在限制的维度空间上重叠，达到压缩干扰信号空间的目的，继而增大期望信号的空间维度，另外在接收端通过设计干扰消除矢量来消除已被对齐的干扰，从而增大系统的自由度和容量。

固定中继因其低成本和低发送功率的优良特性，在现代通信系统中得到了广泛的应用。对于无线通信网络中的覆盖盲区和距离基站较远的用户，可以利用固定中继来提高基站的覆盖能力，实现完全覆盖，链路质量较差的通信路径通过用两跳或多跳链路质量较好的中继信道代替，可以提高系统的传输速率，减少系统的能量消耗。

目前针对由于干扰、噪声或远距离传输引起的无法直接通信的无线环境，一般的做法是引入中继，然后在两跳通信中同时进行干扰对齐，以消除各种干扰和提高系统容量，实现系统的高效传输。在文献(Chen S.and Cheng R.,“Achieve the degree of freedomof K-user MIMO interference channel with a MIMO relay,”IEEE GlobalTelecommunications Conference(GLOBECOM),2010,pp.1-5)中给出了当系统的中继获知系统的全局CSI(信道状态信息)，且源端、目的端获知其各自本地CSI时，通过在源端和目的端及中继处进行相应的干扰对齐就可以实现KM/2的系统自由度。文献(Torabi,M.A andFrigon,J-F,“A decomposition approach to MIMO relay networks,”IEEE GlobalTelecommunications Conference(GLOBECOM),2008,pp.1-6)在ad hoc网络中引入了多个中继，通过对信道矩阵进行分解，将系统分解为多个平行的无干扰的MIMO中继信道，然后对其进行干扰对齐，当系统中的中继数较多时，可以实现较高系统容量。

在这些方案中，为了实现系统无干扰传输，源端到中继及中继到目的端之间都要进行干扰对齐，即中继同时要获得源端到中继及中继到目的端之间信道信息，并进行复杂的接收预编码和发送预编码设计，中继的处理复杂度很高。由于其传输机制使得中继处的负荷较大，中继成为一个瓶颈，另外使得整个系统的复杂度也较大，占用的资源较多，在实际的无线通信环境中实现起来较困难。

发明内容

本发明针对由于干扰、衰落、通信距离较远等因素导致无法正常通信的网络环境，综合考虑系统的复杂度、中继特性等，提出一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继两跳传输的方法。本发明在发送端和目的接收端之间放置多个固定中继，首先发送端选择若干中继，其次在发送端向所选中继应用波束赋形发送独立的数据流，然后中继将接收到的信号进行干扰对齐后转发给对应的目的端，最后目的端进行干扰抑制并获得自己的有用信号。利用该传输方案，减小了各数据流间的相互干扰，并能有效降低系统的复杂度，同时可实现较高的系统容量和能量效率。

本发明采用较为公平合理轮流优先中继选择策略，根据发送端到中继及中继到接收端的信道增益的调和平均函数为用户选择中继，使每个用户对选择的中继不重叠。其次，本发明根据期望信号和干扰变化对波束赋形的权矢量进行调整，将零陷对准干扰，主瓣对准期望信号，由于中继的位置是固定的，无须进行位置估计和波达方向(DOA)估计，故第一跳(发送端到所选中继)的波束赋形较易实现。进一步，本发明为了简化中继的复杂度，中继将不需要对接收到的信号进行接收处理，因而只需要本地CSI进行干扰对齐中的预编码设计，让复杂的干扰消除在目的端进行。接下来，本发明对已选中继设计线性预编码矢量，使得在目的端接收到来自其他用户对的干扰能调整到与有用信号正交的两个方向上，便于目的端对接收到的第二跳(中继到目的端)传输信号进行消除干扰。另外，目的端利用分部干扰消除算法获得消除来自其他用户的外部干扰的干扰消除矢量，以及消除来自同一用户对的其他数据流的内部干扰的干扰消除矢量，从而实现各收发对间的可靠通信。包括步骤：

(1)在进行数据传输之前，每个发送端将所有中继信道增益的调和平均函数β进行从大到小排序，形成各自的列表，各用户对(S_i,D_i,i＝1,2,…T)顺次优先选择自身列表中调和平均数β最大的有效中继，从而选择最佳K个中继R_ij(j＝1,2,...,K)。β调用如下公式计算：

$\mathrm{\β}(h_{ij},H_{D_i,R_{ij}})=\frac{2\×trace\left(h_{ij}{h}_{ij}^H\right)\×trace\left(H_{D_i,R_{ij}}{H}_{D_i,R_{ij}}^H\right)}{trace\left(h_{ij}{h}_{ij}^H\right)+trace\left(H_{D_i,R_{ij}}{H}_{D_i,R_{ij}}^H\right)}$

其中，h_ij为源端S_i到中继R_ij之间信道的增益，为中继R_ij与目的端D_i之间信道的增益，trace()表示求信道矩阵的迹，也即非干扰信道的信道增益之和。

(2)每个用户都选择了K个中继后，在第一跳应用波束赋形技术加权W_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)后，将发送端(S_i)的数据传到中继R_ij处，每个中继处应用一根天线接受源端波束赋形的信号，而利用剩下的所有天线用于第二跳的干扰对齐，其权值调用RLS(递归最小二乘)算法计算。

(3)在中继R_ij到目的接收端(D_i)的第二跳传输中，本发明在中继与接收端之间采用线性干扰对齐技术，通过如下齐次线性方程组求出每个中继处的预编码矩阵V_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)：

其中，I_N为单位阵。

(4)在目的端(D_i)利用分部干扰消除算法获得消除来自其他用户的(T-1)个外部干扰的干扰消除矩阵U_i(i＝1,2,…T)，以及消除来自同一用户对的其他(K-1)个数据流的内部干扰的干扰消除矢量U_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)。具体公式为：

本发明充分利用干扰对齐和波束赋形技术在无线通信中的抗干扰功能，及中继技术对增加系统覆盖面积的能力。针对无线通信中由于传输距离较远或系统中噪声、干扰引起的无法直接通信的环境，在多个发送端和接收端之间放置多个中继，在发送端与中继之间采用波束赋形技术，实现频谱的高效利用，而在中继向接收端转发时，采用改进的干扰对齐技术，有效消除用户对内部及来自其他用户对的干扰，实现干扰的对齐和消除。在中继给接收端发送数据时，应用干扰对齐技术中的干扰消除部分，从而较大程度地降低了干扰消除的复杂度和计算量。通过将中继选择、波束赋形和干扰对齐三个技术合理的结合并应用于MIMO系统的远距离传输，系统能实现较高的容量和能量效率，有效改善了通信质量。

附图说明

图1(T，K，g)网络模型；

图2多中继两跳传输方法的流程图；

图3(3，2，8)网络的中继选择示意图；

图4(3，2)网络的干扰对齐示意图；

图5 T＝2，g＝20，K分别为2，3，4，5时，系统容量随着发送功率的变化情况；

图6 T＝3，K＝3，g分别为9，15，20时，系统的容量随着发送功率的变化情况。

具体实施方式

本发明针对由于干扰、衰落、通信距离较远等因素导致无法正常通信的网络环境，综合考虑系统的复杂度，中继特性等提出一种两跳传输的机制，即一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继传输机制。

本发明针对(T，K，g)网络。系统中有T个用户对(S_i,D_i,i＝1,2,…T)，在源端(S_i)和目的端(D_i)之间均匀地分布着g个备选中继，第i(i＝1,2,…T)个用户对根据一定的选择策略选择K(K≤g)个中继组成各自的中继组来为其转发K个独立的数据流，用户S_i通过波束赋形权矢量W_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)对其选中的K个中继发送K个独立的数据流x_ij，然后在所选中继处进行干扰对齐矢量V_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)设计，再将数据转发给目的端，在目的端i设计干扰消除矢量U_i(i＝1,2,...,T)和U_ij(i＝1,2,...,T；j＝1,2,...,K)来消除被对齐的干扰，如附图1所示。

假设每个发送端只给对应的接收端发送信息，从而，每个接收端接收到的信号中包含来自自己对应发送端的有用信号，及来自其他发送端来的干扰信息。考虑所有中继位置是固定的，且均获知其本地信道状态信息(CSI)，另外中继到源端有反馈链路，即源端能够获得中继的位置(即波束赋形的波达方向DOA)，以及发送端到中继和中继到接收端之间的信道状态信息(CSI)。

在第一跳(发送端到所选中继)，由于在每个发送端为每个所选中继设计波束赋形的权矢量W_ij可以使得在每个中继处接收到来自其他用户的干扰几乎为零，故我们将干扰忽略，于是中继R_ij处接收到的信号为：

$X_{ij}=h_{ij}^H{W}_{ij}{x}_{i,j}+Z_{i,j}---\left(1\right)$

其中，h_ij为源端i到中继R_ij之间信道的增益，Z_ij～CN(0,N₀)表示高斯白噪声。

在第二跳(所选中继到目的端)，目的接收端i接收到的信号为：

其中，为中继R_ij与目的端i之间信道的增益，Z_j～CN(0,N₀)表示高斯白噪声。

本发明同时将源端到中继、中继到目的端的信道状况作为中继选择的依据，在每个发送端与其所选择的K个中继之间应用波束赋形技术，在K个中继与对应接收端之间应用干扰对齐技术来传输信号，接收端进行抑制干扰。本发明的实现流程图如附图2所示，具体包括：

一、中继选择

对有T个用户对，每个用户对选择K个中继为自身传输g个独立的数据流的(T，K，g)网络，利用发送端到中继及中继到接收端的信道增益计算调和平均函数根据调和平均函数为用户选择中继，并使每个用户对选择的中继不重叠，即一旦被某用户对选择了的中继，将不会被其他用户选择。调和平均函数的具体表达式为：

$\mathrm{\β}(h_{ij},H_{D_i,R_{ij}})=\frac{2\×trace\left(h_{ij}{h}_{ij}^H\right)\×trace\left(H_{D_i,R_{ij}}{H}_{D_i,R_{ij}}^H\right)}{trace\left(h_{ij}{h}_{ij}^H\right)+trace\left(H_{D_i,R_{ij}}{H}_{D_i,R_{ij}}^H\right)},j=1,2...g---\left(3\right)$

其中，h_ij为源端S_i到中继R_ij之间信道的增益，为中继R_ij与目的端D_i之间信道的增益，trace()表示求信道矩阵的迹，也即非干扰信道的信道增益之和。

考虑到中继选择过程对于所用用户对的公平性，本发明设计的轮流优先中继选择策略步骤如下：

(1)对每个用户对，将所有中继信道增益的调和平均函数β进行从大到小排序，形成各自的序列。

(2)用户对1在其序列中选择调和平均数中最大的中继，并将该中继在其他用户对的列表中删去。

(3)同上，用户对2到T依次都进行相同的操作，从而选出自己的第一个中继。

(4)然后，按用户对优先级2→3→4…→T→1为每个用户对选择出第二个中继。

(5)按照优先级3→4…→T→1→2继续为所有用户对选择第3个中继，该过程继续进行直到所有用户对都选择出各自的K个中继。

附图3为T＝3，K＝2，g＝8时系统的中继选择方法。如(3a)所示每个用户对，将所有中继信道增益的调和平均函数β进行从大到小排序，形成各自的列表，首先用户对1优先选择自身列表中调和平均数β最大的中继(表示第m个用户对调和平均数β列表中第n个中继，也是所有中继中的第i个中继)，即中继2将被选择为用户对1传输其一个数据流，同时中继2将所有用户对的列表中删除，即变成无效中继。然后用户对2将优选选择，如(3b)所示，用户对2选择其列表中有效中继的选择β最大的，即中继4，同理中继4将为用户对2用于传输其一个数据流，同时中继4将从所有的用户列表中删除。随后用户对3将优先在剩下的6个中继中选择自己的中继，如(3c)所示，其选择了中继3，同理中继3将从所有的用户列表中删除。这样每个用户对都选择了一个中继，要选择的其他中继也采用上述轮流优先选择中继策略进行，如(3d)、(3e)、(3f)所示，从而用户对1选择到中继R₂、R₅，用户对2选择R₄、R₁，用户对3选择R₇、R₃。

二、波束赋形

发送端到中继处的波束赋形采用均匀直线阵列，假设发送或接收的用户信号数小于阵列的天线单元数，自适应阵列根据期望信号和干扰变化情况对权矢量W进行调整，将零陷对准干扰，主瓣对准期望信号，从而提高期望用户增益，降低噪声和干扰。综合考虑算法的复杂度、运算量和收敛速度，可采用RLS(递归最小二乘)算法来实现发送波束赋形。

设阵元数为N₁，阵元间距为λ/2(λ为波长)，是阵列方向矢量，这里，θ_i表示源端与第i个所选中继的波达方向。设发送端i与其所选的第j个中继之间的信道增益为：

$h_{ij}={\left[\begin{array}{cccc}{h}_1^{ij}& h_2^{ij}& \mathrm{...}& h_{N_1}^{ij}\end{array}\right]}^T---\left(4\right)$

其中，表示发送端i的第k根天线和中继j的信道增益，各信道间相互独立，并服从瑞利分布。

初始条件为W(0)＝X(0)＝0,C(0)＝δ^-1I，δ为一很小的正实数，λ为遗忘因子，对于RLS算法的第n次迭代(n＝1，2…)其具体计算权矢量W的步骤如下：

(1)取得期望信号d(n)和要发送的信号X(n)。

(2)更新增益矢量其中μ(n)＝X(n)^HC(n-1)X(n)

(3)计算误杀矢量e(n)＝d(n)-W^H(n-1)X(n)

(4)计算权重矢量W(n)＝W(n-1)+g(n)e^*(n)

(5)更新逆矩阵 $C\left(n\right)=\frac{\[C(n-1)-g\left(n\right)X^H\left(n\right)C(n-1)\]}{\mathrm{\λ}}$

其中，d(n)＝x_ij，X(n)＝α_ijx_ij。

三、网络干扰对齐算法

不失一般性，下面先讨论T＝3用户对、每对有K＝2个中继和发送2个数据流时的干扰对齐算法，即设计相应的预编码矢量V_ij(i＝1,2,3；j＝1,2)和干扰消除矢量V_ij(i＝1,2,3；j＝1,2)。

假设用户对(S_i,D_i)选中的两个中继R_i,1和R_i,2交换了它们的CSI，在6个已选中继处设计预编码矢量，使得在目的端D_i接收到来自其他用户对的干扰能分别对应到与有用信号方向正交的两个方向上。比如附图4所示，对于用户2对应的目的端2，来自用户对1的两个干扰和来自用户对3的两个干扰分别对应到与用户2信号方向(的最大特征值对应特征向量方向(对应数据流1)，或的最大特征值对应特征向量方向(对应数据流2))正交的在两个方向(C₁₂,C₃₂)上，即满足：

$\left\{\begin{array}{c}span\left\{H_{D_2,R_{11}}{V}_{1,1}\right\}=span\left\{H_{D_2,R_{12}}{V}_{1,2}\right\}=C_{12}\\ span\left\{H_{D_2,R_{31}}{V}_{3,1}\right\}=span\left\{H_{D_2,R_{32}}{V}_{3,2}\right\}=C_{32}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中，span(A)表示由矩阵A的列向量扩展成的空间，C_ij(i＝1,2,3；j＝1,2,3)表示用户对i对接收端j的等效干扰方向。同理，对于用户对1和用户对3有：

$\left\{\begin{array}{c}span\left\{H_{D_1,R_{21}}{V}_{2,1}\right\}=span\left\{H_{D_1,R_{22}}{V}_{2,2}\right\}=C_{21}\\ span\left\{H_{D_1,R_{31}}{V}_{3,1}\right\}=span\left\{H_{D_1,R_{32}}{V}_{3,2}\right\}=C_{31}\end{array}\right.---\left(6\right)$

$\left\{\begin{array}{c}span\left\{H_{D_3,R_{11}}{V}_{1,1}\right\}=span\left\{H_{D_3,R_{12}}{V}_{1,2}\right\}=C_{13}\\ span\left\{H_{D_3,R_{21}}{V}_{2,1}\right\}=span\left\{H_{D_3,R_{22}}{V}_{2,2}\right\}=C_{23}\end{array}\right.---\left(7\right)$

式(5)、(6)和(7)可以转化为：

$\left[\begin{array}{cccc}{I}_N& 0& -H_{D_2,R_{11}}& 0\\ I_N& 0& 0& -H_{D_2,R_{12}}\\ 0& I_N& -H_{D_3,R_{11}}& 0\\ 0& I_N& 0& -H_{D_3,R_{12}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{C}_{12}\\ C_{13}\\ V_{11}\\ V_{12}\end{array}\right]=0---\left(8\right)$

$\left[\begin{array}{cccc}{I}_N& 0& -H_{D_1,R_{21}}& 0\\ I_N& 0& 0& -H_{D_1,R_{22}}\\ 0& I_N& -H_{D_3,R_{21}}& 0\\ 0& I_N& 0& -H_{D_3,R_{22}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{C}_{21}\\ C_{23}\\ V_{21}\\ V_{22}\end{array}\right]=0---\left(9\right)$

$\left[\begin{array}{cccc}{I}_N& 0& -H_{D_1,R_{31}}& 0\\ I_N& 0& 0& -H_{D_1,R_{32}}\\ 0& I_N& -H_{D_2,R_{31}}& 0\\ 0& I_N& 0& -H_{D_2,R_{32}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{C}_{31}\\ C_{32}\\ V_{31}\\ V_{32}\end{array}\right]=0---\left(10\right)$

通过求解上述3个齐次线性方程组，得到所有中继处的预编码矢量V_ij(i＝1,2,3；j＝1,2)。一般地有：

通过求解上述齐次线性方程组得到所有中继处的预编码矢量V_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)。

为了接收到没有干扰的数据流，目的端必须消除已经对齐的干扰。本发明设计了分部干扰消除方法，具体步骤如下：

(1)调用下面公式(12)求U_i(i＝1,2,...,T)消除用户对外部干扰：

(2)调用公式(13)求U_ij(i＝1,2,...,T；j＝1,2,...,K)消除用户对内部干扰：

在上述公式中，null()表示矩阵的零空间。

由此，得到所有目的端用户的干扰消除矢量U_i(i＝1,2,...,T)和干扰消除矢量U_ij(i＝1,2,...,T；j＝1,2,...,K)。

上述过程中，对于有T个用户对，每个用户对选择K个中继，当中继天线数为M+1和每个接收端天线数为N时，各参数需要满足下面约束关系：

$M\≥\frac{1+N(T-1)(K-1)}{K}---\left(14\right)$

故在目的端i接收到的第j个数据流的信号可以表示为：

其中，noise1和noise2分别表示来自第一跳和第二跳的系统噪声。

显然，当用户对和每个用户对选择的中继数较多时，相比于传统蜂窝系统中的干扰消除算法，即为每个用户对接收到的每个数据流设计一个干扰消除矢量使其消除该用户对外部及内部的干扰，本发明的分布消除干扰的算法会大大减少其算法的复杂度。这是因为对于同一个用户对中的所有数据流，它们受到的外部干扰是一样的，只要先将外部干扰一次性消除，每个数据流就只需要消除内部干扰即可，无需对外部干扰多次消除。

综上所述，本发明是针对由于干扰、噪声、通信距离较远等因素导致无法正常通信的网络环境，给出了一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继传输机制。在进行数据传输之前，每个发送端通过轮流优先中继选择策略为每用户对(S_i,D_i,i＝1,2,…T)进行中继选择，选择最佳中继R_ij(j＝1,2,...,K)；每个用户都选择了K个中继后，在第一跳应用波束赋形技术加权W_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)，将发送端(S_i)的数据传到中继R_ij处，每个中继处应用一根天线接受源端波束赋形的信号，而利用剩下的所有天线用于第二跳的干扰对齐；在中继R_ij到目的接收端(D_i)的第二跳传输中，本发明在中继与接收端之间采用干扰对齐技术，通过齐次线性方程组求出每个中继处的预编码矩阵V_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)，并利用分部干扰消除算法获得消除来自其他用户的(T-1)个外部干扰的干扰消除矩阵U_i(i＝1,2,…T)，以及消除来自同一用户对的其他(K-1)个数据流的内部干扰的干扰消除矢量U_ij(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)。利用该传输机制，可实现无线通信系统较高的传输速率，同时实现较高的系统能量效率。

为了验证本发明的传输机制性能，本发明应用matlab软件对系统的容量和能量效率进行了仿真分析。仿真中，发送端i发送的第j个数据流的信干噪比SINR_ij计算为：

${\mathrm{SINR}}_{ij}=\frac{P_{useful}}{P_{noise1}+P_{noise2}+P_{in}+P_{ex}}---\left(16\right)$

其中，P_useful表示有用信号功率，P_noisel和P_noise2为来自第一跳的和第二跳的噪声的功率，P_in与P_ex表示来自内部的和外部的干扰功率。系统的总容量计算为：

$C=\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{T}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{K}{\Σ}}{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_{ij})---\left(17\right)$

附图5为本发明T＝2，g＝20,K分别为2，3，4，5时，进行中继选择后系统总容量随着发送功率的变化情况。附图5表明系统的容量随着中继数的增加而增加，另外，可以看出K较小时仍然能实现系统的高速率的传输。附图6为本发明T＝3，K＝3，g分别为9，15，20时，系统的总容量随着发送功率而变化的的仿真结果。仿真的结果显示，同样是选择3个中继进行转发，备选中继数目g增大，系统的容量也会随之增大，而不进行中继选择,随机为每个用户对选择中继时，无论备选的中继数目g是否增加，系统的容量几乎不变。可见进行了中继选择的系统容量较未进行中继选择的系统容量有显著的提高，且随着备选中继数g的增多，容量提高的越多。

Claims (2)

1.一种基于干扰对齐和波束赋形的多中继传输方法，其特征在于，包括步骤：(1)在进行数据传输之前，每个发送端调用公式： $\mathrm{\β}=\frac{2\×trace\left(h_{ij}{h}_{ij}^H\right)\×trace\left(H_{D_i,R_{ij}}{H}_{D_{i,}{R}_{ij}}^H\right)}{trace\left(h_{ij}{h}_{ij}^H\right)+trace\left(H_{D_i,R_{ij}}{H}_{D_i,R_{ij}}^H\right)},(i=1,2,...T;j=1,2,...,K)$ 计算中继信道增益的调和平均函数β，并将所有中继信道增益的调和平均函数进行从大到小排序，形成各自的列表，各用户对顺次优先选择自身列表中β值最大的有效中继，使每个用户对选择的中继不重叠，其中，h_ij为源端S_i到中继R_ij之间信道的增益，为中继R_ij与目的端D_i之间信道的增益，trace()表示求信道矩阵的迹；(2)自适应天线阵列根据期望信号和干扰变化对权矢量进行调整，将零陷对准干扰，主瓣对准期望信号；(3)对已选中继设置预编码矩阵，使得在目的端接收到来自其他用户对的干扰能调整到与有用信号正交的两个方向上；(4)在目的端，根据公式：确定干扰消除矩阵U_i消除来自其他用户的(T-1)个外部干扰；根据公式：确定干扰消除矢量U_ij，消除来自同一用户对的其他数据流的内部干扰，其中，(i＝1,2,…T；j＝1,2,...,K)，null()表示矩阵的零空间,V_ij为预编码矢量，表示对于用户i对应的目的端i,来自用户对k的两个干扰，N为每个接收端天线数,T为系统中用户数，K为中继个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中继处的天线一根用于接收发送端的波束赋形发送来的信号，剩下的所有天线用于干扰对齐，转发信号给接收端。