CN113395099B - 一种多中继机会波束成形方法 - Google Patents

一种多中继机会波束成形方法 Download PDF

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CN113395099B CN202110567795.4A CN202110567795A CN113395099B CN 113395099 B CN113395099 B CN 113395099B CN 202110567795 A CN202110567795 A CN 202110567795A CN 113395099 B CN113395099 B CN 113395099B
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Abstract

本发明公开了一种多中继机会波束成形方法，将发射端发送的信号通过中继放大并转发至接收端的用户；在传输数据前，系统根据用户反馈的信息选择出最优的中继与最优的用户，随后进行信息的传输；在传输过程中，为了使得系统的可达速率达到最大，系统合理地调度分配给中继的功率和分配给用户的功率。本发明提高了系统的性能饱和点，能更好地避免接收端用户接收不到数据的情况发生，提升系统的通信性能，使得该系统中的可达速率达到最大，实现高速通信。

Description

一种多中继机会波束成形方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种波束成形方法。
背景技术
无线通信是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯。人们对其进行了大量的研究，如波束形成、预编码、多址接入等。大多数的研究都要求对发射信号进行完整的信道状态信息预处理。当发送端无法获取到接收端的信道状态信息时，系统性能将迅速下降。为了解决性能下降的问题，提出了机会波束成形理论。
机会波束成形是一种传输预处理方案，将随机权值乘以传输信号从基站传输给用户，从而诱导用户的信道产生大而快的波动。用户端将其瞬时信噪比反馈给基站后，基站选择一个瞬时信噪比最大的用户与其建立通信。由于基站发射端的权值是随机的，用户只需要把瞬时信噪比而不是完整的信道状态信息反馈给基站，因此机会波束成形技术所要求的反馈信息低，这大大减少了系统复杂度。
机会波束成形系统可通过跟踪用户的信道波动并在用户信道质量接近峰值时与之建立通信，从而建立多用户分集的优势。随着用户数量的增加，选择到一个信道质量高的用户的概率就越大，因此多用户分集增益会随用户数量的增加而增加。
然而，当用户数量过多达到饱和时，传统的机会波束成形系统存在性能饱和的问题。另一方面，如果在接收端的用户信道是深衰落信道，那么可能会导致用户无法接收到发送端传来的数据。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种多中继机会波束成形方法，将发射端发送的信号通过中继放大并转发至接收端的用户；在传输数据前，系统根据用户反馈的信息选择出最优的中继与最优的用户，随后进行信息的传输；在传输过程中，为了使得系统的可达速率达到最大，系统合理地调度分配给中继的功率和分配给用户的功率。本发明提高了系统的性能饱和点，能更好地避免接收端用户接收不到数据的情况发生，提升系统的通信性能，使得该系统中的可达速率达到最大，实现高速通信。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
步骤1：设x、x和X分别表示一个变量、一个向量和一个矩阵；x*表示变量x的共轭，xT和XT分别表示向量x和矩阵X的转置，xH和XH分别表示向量x和矩阵X的共轭转置；
设发射端随机生成一组随机系数，表示为
Figure GDA0003799489980000021
nt表示第nt根天线，共NT根，nt＝1,2,…,NT；第nt根天线对应第nt个随机系数
Figure GDA0003799489980000022
随机系数
Figure GDA0003799489980000023
Figure GDA0003799489980000024
和
Figure GDA0003799489980000025
分别表示幅值和相位，j表示虚数的符号；随机系数的向量形式是
Figure GDA0003799489980000026
且满足
Figure GDA0003799489980000027
为了保证功率限制，设
Figure GDA0003799489980000028
步骤2：发射端生成两组导频序列s1、s2；设未与随机系数相乘的导频为原始导频，与随机系数相乘后的导频为导频序列；
假设原始导频的符号为xp，直接发送到用户端的原始导频为xp,1，经由中继放大转发给用户的原始导频为xp,2，两个原始导频均是正弦波，且均需要满足信号功率为1，即
Figure GDA0003799489980000029
原始导频xp,1与NT个随机系数相乘产生NT个信号导频序列
Figure GDA00037994899800000210
原始导频xp,2与NT个随机系数相乘产生NT个信号导频序列
Figure GDA00037994899800000211
即
Figure GDA00037994899800000212
导频序列s1的向量形式是
Figure GDA00037994899800000213
导频序列s2的向量形式是
Figure GDA00037994899800000214
Figure GDA00037994899800000215
步骤3：发射端将生成的两组信号序列s1、s2别发送给直接信道和中继信道；
设从基站直接发射到用户的信道为直接信道，从基站经由中继放大转发到用户的信道为中继信道；信号序列s1由基站直接发送到用户端，信号序列s2经由中继放大转发到用户端，两个过程并行；其中中继与用户端的天线均为频分全双工的单天线，接收与发送同时进行，且接收与发送信号在不同的频段内；
基站第nt根天线与第u个用户之间的直接信道的信道参数用符号
Figure GDA00037994899800000216
表示，它的矩阵形式为
Figure GDA00037994899800000217
第nt根天线与第k个中继之间的信道参数用符号
Figure GDA00037994899800000218
表示，它的矩阵形式为
Figure GDA00037994899800000219
第k个中继与第u个用户之间的信道参数用符号vk,u表示；hk、gu和vk,u均在连续时间中保持不变，且三者均由均值为0，单位方差为0的圆对称复高斯随机变量给出，即
Figure GDA0003799489980000031
对直接信道：
第u个用户接收到直接来自发射端的信号为：
Figure GDA0003799489980000032
其中zu表示方差为
Figure GDA0003799489980000033
的加性高斯白噪声；
对中继信道：
第u个用户经由中继放大转发后接收到的信号为：
Figure GDA0003799489980000034
其中P0表示中继到用户的放大功率；
滤除直接信道信号
Figure GDA0003799489980000035
干扰后的信号为：
Figure GDA0003799489980000036
步骤4：用户端将信道状态信息
Figure GDA0003799489980000037
与
Figure GDA0003799489980000038
反馈给基站；
设直接信道的信道状态信息为
Figure GDA0003799489980000039
设中继信道的信道状态信息为
Figure GDA00037994899800000310
用户端接收到来自直接信道和中继信道的信号后，将信道状态信息
Figure GDA00037994899800000311
与
Figure GDA00037994899800000312
由天线发送给基站；
步骤5：基站选择最优中继与最优用户并分配给直接信道和中继信道相应的功率，具体如下：
设基站分配给直接信道的功率为Pb，分配给中继信道的功率为Pk，Pb与Pk应满足以下
Figure GDA00037994899800000313
五个限制条件：
Figure GDA00037994899800000314
Pb+Pk＝Ptotal
Figure GDA00037994899800000315
Pb≥0
Figure GDA00037994899800000316
Figure GDA00037994899800000317
k∈(0,K)
Figure GDA00037994899800000318
u∈(0,U)
其中，K为中继的总数，U为用户的总数，
Figure GDA0003799489980000041
为分配给中继信道的功率Pk的最大值；满足以上限制条件，为了使得可达速率R最大，需使D最大，其中
Figure GDA0003799489980000042
Figure GDA0003799489980000043
为了调整Pb与Pk占总功率的比重η从而使得可达速率R最大，求解以下问题：
Figure GDA0003799489980000044
其中Pk＝ηPtotal，Pb＝(1-η)Ptotal，参数η属于(0,1)；
根据式(2)，能够求出最优的功率分配比ηopt；
为了选择最优用户、最优中继以及最优功率分配比，采取了穷举的方法，穷举的过程如下：
从第1个用户、第1个中继的组合开始，穷举到第K个中继、第U个用户，共穷举K×U次，在每次的穷举中都要分别根据公式(1)和(2)计算出相应的用户和中继组合的R与η的值，并保存在基站中；
穷举过程结束后，根据穷举的结果得到最大的可达速率R与其对应的中继、用户的组合，以及在最优功率分配比ηopt下的分配功率Pb和Pk；设对应的最优用户为第uopt个用户，最优中继为第Kopt个中继，最优功率分配比ηopt下分配给直接信道的功率为Pb,opt，分配给中继信道的功率为Pk,opt；
步骤6：基站调度用户、中继与功率分配，向用户传输数据；
根据步骤5，基站接收到用户的反馈信息，并根据反馈信息选择出最优的用户uopt、中继kopt与最优功率分配比ηopt下分配给直接信道的功率为Pb,opt，分配给中继信道的功率为Pk,opt；基站根据得到的参数uopt、kopt、Pb,opt、Pk,opt与第kopt个中继和第uopt个用户建立通信并传输数据，其中分配给直接信道的功率为Pb,opt，分配给中继信道的功率为Pk,opt；
传输数据的过程如下：设与第kopt个中继和第uopt个用户对应的待传输的信号为
Figure GDA0003799489980000051
经过直接信道与中继信道的传输，得到接收信号：
Figure GDA0003799489980000052
其中基站的与第kopt个中继之间的信道参数用符号hk,opt表示，基站与第uopt个用户之间的信道参数用符号gk,opt表示；第kopt个中继与第uopt个用户之间的信道参数用符号
Figure GDA0003799489980000053
表示；
Figure GDA0003799489980000054
表示基站到第kopt个中继的信道噪声，
Figure GDA0003799489980000055
表示基站到第uopt个用户的直接信道的信道噪声；
Figure GDA0003799489980000056
表示第kopt个中继对应的中继信道的信道状态信息，
Figure GDA0003799489980000057
表示第uopt个用户对应的直接信道的信道状态信息；
步骤7：用户接收到来自基站传送的数据，并对数据进行硬判决处理；
用户接收到的信号
Figure GDA0003799489980000058
通过硬判决处理得到一个判决量
Figure GDA0003799489980000059
即为最后得到的判决信号。
本发明的有益效果如下：
1、本发明引入中继，与传统的机会波束成形系统相比，提高了系统的性能饱和点。此外，在用户信道处于深衰落状态时，有更大的几率使得基站和用户建立通信，能更好地避免接收端用户接收不到数据的情况发生。
2、本发明多中继系统相比于单中继多用户机会波束成形系统，在调度算法中增加了多中继选择的环节，这样就使得系统获得了额外的多中继分集增益，更易诱导用户的信道产生大而快的波动，从而提升系统的通信性能。
3、本发明中在分配给直接信道和中继信道的总功率一定的情况下，提出一个优化问题，并通过数学理论推导得出最优情况下分配给直接信道和中继信道各自的功率，使得该系统中的可达速率达到最大，实现高速通信。
附图说明
图1为本发明多中继机会波束成形系统示意图。
图2为传统机会波束成形系统与本发明多中继机会波束成形系统对比仿真图。
图3为本发明机会波束成形系统可达速率与中继数量关系仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
为了解决机会波束成形系统性能饱和与处在深衰落信道的用户信号差的问题，本发明提出了一种多中继机会波束成形系统，发射端发送的信号通过中继放大并转发至接收端的用户，这样可以提高机会波束成形系统的性能饱和点。在传输数据前，系统会根据用户反馈的信息选择出最优的中继与最优的用户，随后进行信息的传输。在传输过程中，为了使得系统的可达速率达到最大，需要合理地调度分配给中继的功率和分配给用户的功率。本发明通过数学理论的推导得出了最优功率分配，给出了一个多中继、多用户的调度算法。
一种多中继机会波束成形方法，包括如下步骤：
设基站发射端天线数为4根，中继为全双工中继，共20个，用户20个，中继信道与直接信道的信道噪声均为方差为σ2的加性高斯白噪声。
步骤1：设x、x和X分别表示一个变量、一个向量和一个矩阵；x*表示变量x的共轭，xT和XT分别表示向量x和矩阵X的转置，xH和XH分别表示向量x和矩阵X的共轭转置；
设发射端随机生成一组随机系数，表示为w1,w2,w3,w4，用nt表示第nt根天线，共4根，nt＝1,2,3,4；第nt根天线对应第nt个随机系数
Figure GDA0003799489980000061
随机系数
Figure GDA0003799489980000062
Figure GDA0003799489980000063
和
Figure GDA0003799489980000064
分别表示幅值和相位，j表示虚数的符号；随机系数的向量形式是
Figure GDA0003799489980000065
Figure GDA0003799489980000066
且满足
Figure GDA0003799489980000067
为了保证功率限制，设
Figure GDA0003799489980000068
步骤2：发射端生成两组导频序列s1、s2；设未与随机系数相乘的导频为原始导频，与随机系数相乘后的导频为导频序列；
假设原始导频的符号为xp，为便于区分，设直接发送到用户端的原始导频为xp,1，经由中继放大转发给用户的原始导频为xp,2，两个原始导频均是正弦波，且均需要满足信号功率为1，即
Figure GDA0003799489980000069
原始导频xp,1与NT个随机系数相乘产生NT个信号导频序列
Figure GDA00037994899800000610
原始导频xp,2与NT个随机系数相乘产生NT个信号导频序列
Figure GDA00037994899800000611
即
Figure GDA00037994899800000612
导频序列s1的向量形式是
Figure GDA0003799489980000071
导频序列s2的向量形式是
Figure GDA0003799489980000072
Figure GDA0003799489980000073
步骤3：发射端将生成的两组信号序列s1、s2别发送给直接信道和中继信道；
设从基站直接发射到用户的信道为直接信道，从基站经由中继放大转发到用户的信道为中继信道；信号序列s1由基站直接发送到用户端，信号序列s2经由中继放大转发到用户端，两个过程并行；其中中继与用户端的天线均为频分全双工的单天线，接收与发送同时进行，且接收与发送信号在不同的频段内；
基站第nt根天线与第u个用户之间的直接信道的信道参数用符号
Figure GDA0003799489980000074
表示，它的矩阵形式为
Figure GDA0003799489980000075
第nt根天线与第k个中继之间的信道参数用符号
Figure GDA0003799489980000076
表示，它的矩阵形式为
Figure GDA0003799489980000077
第k个中继与第u个用户之间的信道参数用符号vk,u表示；考虑了准静态的情况，hk、gu和vk,u均在连续时间中保持不变，且三者均由均值为0，单位方差为0的圆对称复高斯随机变量给出，即
Figure GDA0003799489980000078
对直接信道：
第u个用户接收到直接来自发射端的信号为：
Figure GDA0003799489980000079
其中zu表示方差为
Figure GDA00037994899800000710
的加性高斯白噪声；
对中继信道：
第u个用户经由中继放大转发后接收到的信号为：
Figure GDA00037994899800000711
其中P0表示中继到用户的放大功率；
由于用户由中继信道接收的信号在传输过程中不可避免的受到来自直接信道信号
Figure GDA00037994899800000712
的干扰，因此应将该分量滤除。因为
Figure GDA00037994899800000713
w、xp,2均为已知，所以很容易地可以将其滤除，滤除直接信道信号
Figure GDA00037994899800000714
干扰后的信号为：
Figure GDA00037994899800000715
步骤4：用户端将信道状态信息
Figure GDA0003799489980000081
与
Figure GDA0003799489980000082
反馈给基站；
设直接信道的信道状态信息为
Figure GDA0003799489980000083
设中继信道的信道状态信息为
Figure GDA0003799489980000084
用户端接收到来自直接信道和中继信道的信号后，将信道状态信息
Figure GDA0003799489980000085
与
Figure GDA0003799489980000086
由天线发送给基站；
步骤5：基站选择最优中继与最优用户并分配给直接信道和中继信道相应的功率，具体如下：
设基站分配给直接信道的功率为Pb，分配给中继信道的功率为Pk，Pb与Pk应满足以下
Figure GDA0003799489980000087
五个限制条件：
Figure GDA0003799489980000088
Pb+Pk＝Ptotal
Figure GDA0003799489980000089
Pb≥0
Figure GDA00037994899800000810
Figure GDA00037994899800000811
k∈(0,K)
Figure GDA00037994899800000812
u∈(0,U)
其中，K为中继的总数，U为用户的总数，
Figure GDA00037994899800000813
为分配给中继信道的功率Pk的最大值；满足以上限制条件，为了使得可达速率R最大，需使D最大，其中
Figure GDA00037994899800000814
Figure GDA00037994899800000815
为了调整Pb与Pk占总功率的比重η从而使得可达速率R最大，求解以下问题：
Figure GDA00037994899800000816
其中Pk＝ηPtotal，Pb＝(1-η)Ptotal，参数η属于(0,1)；
根据式(2)，能够求出最优的功率分配比ηopt；
为了选择最优用户、最优中继以及最优功率分配比，采取了穷举的方法，穷举的过程如下：
从第1个用户、第1个中继的组合开始，穷举到第K个中继、第U个用户，共穷举k×U次，在每次的穷举中都要分别根据公式(1)和(2)计算出相应的用户和中继组合的R与η的值，并保存在基站中；
穷举过程结束后，根据穷举的结果得到最大的可达速率R与其对应的中继、用户的组合，以及在最优功率分配比ηopt下的分配功率Pb和Pk；设对应的最优用户为第uopt个用户，最优中继为第kopt个中继，最优功率分配比ηopt下分配给直接信道的功率为Pb,opt，分配给中继信道的功率为Pk,opt；设在实际应用中，kopt＝12，uopt＝7，
Figure GDA0003799489980000091
则
Figure GDA0003799489980000092
Figure GDA0003799489980000093
即第12个中继是我们选择的最优中继，第7个用户是我们选择的最优用户；
步骤6：基站调度用户、中继与功率分配，向用户传输数据；
根据步骤5，基站接收到用户的反馈信息，并根据反馈信息选择出最优的用户uopt、中继kopt与最优功率分配比ηopt下分配给直接信道的功率为Pb,opt，分配给中继信道的功率为Pk,opt；基站根据得到的参数uopt、kopt、Pb,opt、Pk,opt与第12个中继和第7个用户建立通信并传输数据，其中分配给直接信道的功率
Figure GDA0003799489980000094
分配给中继信道的功率为
Figure GDA0003799489980000095
均在步骤5中予以说明；
传输数据的过程如下：设与第12个中继和第7个用户对应的待传输的信号为x7，经过直接信道与中继信道的传输，得到接收信号：
Figure GDA0003799489980000096
其中基站与第12个中继之间的信道参数用符号h12表示，与第7个用户之间的信道参数用符号g7表示。第12个中继与第7个用户之间的信道参数用符号v12,7表示；z12表示基站到第12个中继的信道噪声、z7表示基站到第7个用户的直接信道的信道噪声；
Figure GDA0003799489980000101
表示从基站经由第12个中继放大转发与第7个用户对应的中继信道的信道状态信息，
Figure GDA0003799489980000102
表示第7个用户对应的直接信道的信道状态信息；
步骤7：用户接收到来自基站传送的数据，并对数据进行硬判决处理；
用户接收到的信号y7通过硬判决处理得到一个判决量
Figure GDA0003799489980000103
即为最后得到的判决信号。
如图2为本发明传统机会波束成形系统与多中继机会波束成形系统对比仿真图，从图中可以看出，随着
Figure GDA0003799489980000104
的增大，所有曲线都在上升，多中继机会波束系统的可达速率明显优于传统的机会波束成形系统，且无论是多中继还是传统的机会波束成形系统，其可达速率均优于加性高斯白噪声信道，即图中的AWGN。
如图3为本发明多中继机会波束成形系统可达速率与中继数量关系的仿真图。从图中可以看出，随着中继数量的增加，多中继机会波束成形系统的可达速率明显地增加，这得益于多中继多用户的选择。且随着用户数量与
Figure GDA0003799489980000105
的增加，可达速率会更高。

Claims (1)

1.一种多中继机会波束成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：设x、x和X分别表示一个变量、一个向量和一个矩阵；x*表示变量x的共轭，xT和XT分别表示向量x和矩阵X的转置，xH和XH分别表示向量x和矩阵X的共轭转置；
设发射端随机生成一组随机系数，表示为
Figure FDA0003799489970000011
nt表示第nt根天线，共NT根，nt＝1，2，...，NT；第nt根天线对应第nt个随机系数
Figure FDA0003799489970000012
随机系数
Figure FDA0003799489970000013
Figure FDA0003799489970000014
Figure FDA0003799489970000015
和
Figure FDA0003799489970000016
分别表示幅值和相位，j表示虚数的符号；随机系数的向量形式是
Figure FDA0003799489970000017
且满足
Figure FDA0003799489970000018
为了保证功率限制，设
Figure FDA0003799489970000019
步骤2：发射端生成两组导频序列S1、S2；设未与随机系数相乘的导频为原始导频，与随机系数相乘后的导频为导频序列；
假设原始导频的符号为xp，直接发送到用户端的原始导频为xp，1，经由中继放大转发给用户的原始导频为xp，2，两个原始导频均是正弦波，且均需要满足信号功率为1，即
Figure FDA00037994899700000110
原始导频xp，1与NT个随机系数相乘产生NT个信号导频序列
Figure FDA00037994899700000111
原始导频xp，2与NT个随机系数相乘产生NT个信号导频序列
Figure FDA00037994899700000112
即
Figure FDA00037994899700000113
导频序列S1的向量形式是
Figure FDA00037994899700000114
导频序列S2的向量形式是
Figure FDA00037994899700000115
Figure FDA00037994899700000116
步骤3：发射端将生成的两组信号序列S1、S2别发送给直接信道和中继信道；
设从基站直接发射到用户的信道为直接信道，从基站经由中继放大转发到用户的信道为中继信道；信号序列S1由基站直接发送到用户端，信号序列S2经由中继放大转发到用户端，两个过程并行；其中中继与用户端的天线均为频分全双工的单天线，接收与发送同时进行，且接收与发送信号在不同的频段内；
基站第nt根天线与第u个用户之间的直接信道的信道参数用符号
Figure FDA00037994899700000117
表示，它的矩阵形式为
Figure FDA00037994899700000118
第nt根天线与第k个中继之间的信道参数用符号
Figure FDA0003799489970000021
表示，它的矩阵形式为
Figure FDA0003799489970000022
第k个中继与第u个用户之间的信道参数用符号vk，u表示；hk、gu和vk，u均在连续时间中保持不变，且三者均由均值为0，单位方差为0的圆对称复高斯随机变量给出，即
Figure FDA0003799489970000023
对直接信道：
第u个用户接收到直接来自发射端的信号为：
Figure FDA0003799489970000024
其中zu表示方差为
Figure FDA0003799489970000025
的加性高斯白噪声；
对中继信道：
第u个用户经由中继放大转发后接收到的信号为：
Figure FDA0003799489970000026
其中P0表示中继到用户的放大功率；
滤除直接信道信号
Figure FDA0003799489970000027
干扰后的信号为：
Figure FDA0003799489970000028
步骤4：用户端将信道状态信息
Figure FDA0003799489970000029
与
Figure FDA00037994899700000218
反馈给基站；
设直接信道的信道状态信息为
Figure FDA00037994899700000211
设中继信道的信道状态信息为
Figure FDA00037994899700000212
用户端接收到来自直接信道和中继信道的信号后，将信道状态信息
Figure FDA00037994899700000213
与
Figure FDA00037994899700000214
由天线发送给基站；
步骤5：基站选择最优中继与最优用户并分配给直接信道和中继信道相应的功率，具体如下：
设基站分配给直接信道的功率为Pb，分配给中继信道的功率为Pk，Pb与Pk应满足以下
Figure FDA00037994899700000215
五个限制条件：
Figure FDA00037994899700000216
Pb+Pk＝Ptotal
Figure FDA00037994899700000217
Pb≥0
Figure FDA0003799489970000031
Figure FDA0003799489970000032
k∈(0，K)
Figure FDA0003799489970000033
u∈(0，U)
其中，K为中继的总数，U为用户的总数，
Figure FDA0003799489970000034
为分配给中继信道的功率Pk的最大值；
满足以上限制条件，为了使得可达速率R最大，需使D最大，其中
Figure FDA0003799489970000035
Figure FDA0003799489970000036
为了调整Pb与Pk占总功率的比重η从而使得可达速率R最大，求解以下问题：
Figure FDA0003799489970000037
其中Pk＝ηPtotal，Pb＝(1-η)Ptotal，参数η属于(0，1)；
根据式(2)，能够求出最优的功率分配比ηopt；
为了选择最优用户、最优中继以及最优功率分配比，采取了穷举的方法，穷举的过程如下：
从第1个用户、第1个中继的组合开始，穷举到第K个中继、第U个用户，共穷举K×U次，在每次的穷举中都要分别根据公式(1)和(2)计算出相应的用户和中继组合的R与η的值，并保存在基站中；
穷举过程结束后，根据穷举的结果得到最大的可达速率R与其对应的中继、用户的组合，以及在最优功率分配比ηopt下的分配功率Pb和Pk；设对应的最优用户为第uopt个用户，最优中继为第kopt个中继，最优功率分配比ηopt下分配给直接信道的功率为Pb，opt，分配给中继信道的功率为Pk，opt；
步骤6：基站调度用户、中继与功率分配，向用户传输数据；
根据步骤5，基站接收到用户的反馈信息，并根据反馈信息选择出最优的用户uopt、中继kopt与最优功率分配比ηopt下分配给直接信道的功率为Pb，opt，分配给中继信道的功率为Pk，opt；基站根据得到的参数uopt、kopt、Pb，opt、Pk，opt与第kopt个中继和第uopt个用户建立通信并传输数据，其中分配给直接信道的功率为Pb，opt，分配给中继信道的功率为Pk，opt；
传输数据的过程如下：设与第kopt个中继和第uopt个用户对应的待传输的信号为
Figure FDA0003799489970000041
经过直接信道与中继信道的传输，得到接收信号：
Figure FDA0003799489970000042
其中基站的与第kopt个中继之间的信道参数用符号hk，opt表示，基站与第uopt个用户之间的信道参数用符号gk，opt表示；第kopt个中继与第uopt个用户之间的信道参数用符号
Figure FDA0003799489970000043
表示；
Figure FDA0003799489970000044
表示基站到第kopt个中继的信道噪声，
Figure FDA0003799489970000045
表示基站到第uopt个用户的直接信道的信道噪声；
Figure FDA0003799489970000046
表示第kopt个中继对应的中继信道的信道状态信息，
Figure FDA0003799489970000047
表示第uopt个用户对应的直接信道的信道状态信息；
步骤7：用户接收到来自基站传送的数据，并对数据进行硬判决处理；
用户接收到的信号
Figure FDA0003799489970000048
通过硬判决处理得到一个判决量
Figure FDA0003799489970000049
即为最后得到的判决信号。
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