本发明涉及通信网络传输，特别是涉及一种基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法。
背景技术：
1、随着移动网络业务类型的增多和接入网络的设备数量的增加，移动通信网络的设计和部署都面临更大的挑战。可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface,ris)是一种可以改善无线通信环境、增大网络覆盖范围和提高传输质量的可靠技术，被认为是下一代无线通信的关键技术之一。它是一种包括大量反射单元的平面阵列，每一个单元都能够通过智能控制器调节信号的相移和振幅，进而主动控制无线电传播环境。同时，作为下一代无线通信的另一种关键技术，非正交多址接入(nonorthogonal multipleaccess,noma)能够实现更高的频谱效率，它可以使多个用户通过不同的功率利用相同的时间—频率资源。发送端将多个接收端所需的信号的功率域的叠加信号一起发送，接收端通过串行干扰删除技术恢复初始信号。
2、现有的基于ris的noma网络传输方法中，源节点向近用户和远用户发送信息，其中源节点跟近用户之间存在直传链路，而跟远用户之间通过ris建立传输链路。在第一时隙，源节点向近用户和远用户发送包括两者信息的叠加信号，并且近用户先解码远用户的期望信号，再解码近用户本身的期望信号，远用户解码自身期望信号；在第二时隙，近用户将解码的远用户的信息再发送给远用户，协助源节点和远用户之间的信息传输。该方法不管远用户在第一时隙的信噪比(signal-to-noise ratio,snr)是否满足要求，也不管近用户解码远用户的信号的snr的大小，近用户都将解码的远用户的信息再发送给远用户。如果远用户在第一时隙的snr满足需求，近用户也将解码的远用户的信息再发送给远用户，这样会增加网络资源开销。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，能够在满足网络传输需求的基础上，节省网络资源开销。
2、本发明提供了一种基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，基于ris的非线性携能noma网络包括源节点、可重构智能表面、近用户目的节点、远用户目的节点和干扰节点；
3、其中，源节点与近用户目的节点具有直接传输链路，源节点与远用户目的节点通过ris建立传输链路，近用户目的节点为能量受限节点，干扰节点对远用户目的节点造成干扰；
4、基于ris的非线性携能noma网络的传输周期包括第一时隙和第二时隙；
5、基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法包括以下步骤：
6、在第一时隙，源节点直接向近用户目的节点发送信号，并通过ris向远用户目的节点发送信号；
7、近用户目的节点将接收到的信号分为用于解码信息的信号和用于采集能量的信号；
8、近用户目的节点先解码远用户目的节点的期望信号获得第一信噪比以及远用户目的节点的期望信号，然后解码近用户目的节点的期望信号，远用户目的节点直接解码远用户目的节点的期望信号获得第二信噪比；
9、在第二时隙，对比第二信噪比与预设信噪比阈值，若第二信噪比大于等于预设信噪比阈值，则基于ris的非线性携能noma网络进行下一周期传输，若第二信噪比小于预设信噪比阈值，则对比第一信噪比与预设信噪比阈值，若第一信噪比小于预设信噪比阈值，则源节点将远用户目的节点的期望信号经ris发送给远用户目的节点，若第一信噪比大于等于预设信噪比阈值，则判断近用户节点采集到的能量是否为零，若是，则基于ris的非线性携能noma网络进行下一周期传输，否则，近用户目的节点利用第一时隙采集到的能量将解码得到的远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点。
10、在其中一个实施例中，近用户目的节点利用第一时隙采集到的能量将解码得到的远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点后，远用户目的节点计算第二信噪比和近用户目的节点将远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点的信噪比之和作为远用户的信噪比，或者计算第二信噪比和近用户目的节点将远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点的信噪比中的最大值作为远用户的信噪比。
11、在其中一个实施例中，源节点发送的信号包括近用户目的节点和远用户目的节点的期望信号的功率域叠加信号，功率域叠加信号为
12、近用户目的节点接收到源节点发送的信号为
13、
14、式中，s表示源节点，d1表示近用户目的节点，d2表示远用户目的节点，xd1和xd2分别为s要发送给d1和d2的信号，hs,d1表示节点s和节点d1之间的信道系数，ps表示s的发送功率，a和b是功率分配系数，a>b，a+b＝1，n d1是d1的噪声；
15、远用户目的节点接收到源节点发送的信号为
16、
17、式中，i表示干扰节点，r表示可重构智能表面，φ为可重构智能表面的反射矩阵，nd2是d2的噪声，hi，d2表示i和d2之间的信道系数，xi表示i的发送信号，pi表示i的发送功率，hs,r表示s和r之间的传输信道系数，hr，d2表示r和d2之间的传输信道系数。
18、在其中一个实施例中，近用户目的节点接收到的信号中用于解码信息的信号为
19、
20、式中，ρ为信号用于解码信息的比例，0<ρ<1，n d11为解码信息过程中产生的噪声；
21、近用户目的节点接收到的信号中用于采集能量的信号为
22、
23、在其中一个实施例中，近用户目的节点在第一时隙采集到的能量的非线性模型为
24、
25、其中，整个非线性模型可以分为m+1个非线性段，表示非线性模型中不同非线性段的阈值功率电平，ji和ki分别表示非线性形式中第i非线性段的范围和截距，pt表示d1能获取功率的最大值，peh＝β(1-ρ)ps|hs,d1|2，β为能量转换效率，0<β<1；
26、peh＝β(1-ρ)ps|hs,d1|2为基于公式(4)获得的采集到的能量的线性表达式，式(5)为peh＝β(1-ρ)ps|hs,d1|2的扩展非线性形式。
27、在其中一个实施例中，源节点、近用户目的节点、远用户目的节点和干扰节点均为单天线节点，可重构智能表面具有n个反射单元。
28、在其中一个实施例中，近用户目的节点利用式(3)先解码远用户目的节点的期望信号，然后解码近用户目的节点自身的期望信号；
29、远用户节点利用式(2)解码远用户目的节点自身的期望信号。
30、在其中一个实施例中，基于ris的非线性携能noma网络的精确中断概率的计算式为
31、pout＝1-pr(γd2s，d2≥γth)，
32、-pr(γd2s，d2<γth,γd2s，d1≥γth,γd2≥γth)
33、-pr(γd2s，d2<γth,γd2s，d1<γth,γd2,2s，d2≥γth)
34、式中，γd2s，d2表示第二信噪比，γd2s，d1表示第一信噪比，γth表示预设信噪比阈值，γd2表示远用户目的节点的信噪比，其中，γd2表示第二信噪比和近用户目的节点将远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点的信噪比之和时，γd2＝γd2s，d2+γd1，d2，γd2表示第二信噪比和近用户目的节点将远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点的信噪比中的最大值时，γd2＝max(γd2s，d2,γd1，d2)，γd2,2s，d2为远用户目的节点接收到源节点单独再发送远用户目的节点的期望信号的信噪比。
35、本发明的有益效果是：
36、(1)本发明将ris技术用于携能noma网络中，考虑了信道间干扰对于远用户的干扰影响，通过主动控制无线电传输环境，提高了网络的无线传输性能。
37、(2)本发明中，当第二信噪比小于预设信噪比阈值且第一信噪比大于等于预设信噪比阈值时，近用户目的节点将解码的远用户目的节点的信息再发送给远用户目的节点，而第二信噪比小于预设信噪比阈值且第一信噪比小于预设信噪比阈值时，近用户目的节点将不再充当中继的角色，源节点通过ris将远用户目的节点的信息发送给远用户目的节点，这样可以在满足网络传输需求的基础上，实现网络资源开销的节省。
38、(3)本发明近用户目的节点可以利用第一时隙采集到的能量将解码得到的远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点，采用携能技术可以延长网络设备的运行时间。
1.一种基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，所述基于ris的非线性携能noma网络包括源节点、可重构智能表面、近用户目的节点、远用户目的节点和干扰节点；
2.根据权利要求1所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，近用户目的节点利用第一时隙采集到的能量将解码得到的远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点后，远用户目的节点计算第二信噪比和近用户目的节点将远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点的信噪比之和作为远用户的信噪比，或者计算第二信噪比和近用户目的节点将远用户目的节点的期望信号发送给远用户目的节点的信噪比中的最大值作为远用户的信噪比。
3.根据权利要求2所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，源节点发送的信号包括近用户目的节点和远用户目的节点的期望信号的功率域叠加信号，所述功率域叠加信号为
4.根据权利要求2所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，近用户目的节点接收到的信号中用于解码信息的信号为
5.根据权利要求3或4所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，近用户目的节点在第一时隙采集到的能量的非线性模型为
6.根据权利要求5所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，所述源节点、近用户目的节点、远用户目的节点和干扰节点均为单天线节点，所述可重构智能表面具有n个反射单元。
7.根据权利要求6所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，近用户目的节点利用式(3)先解码远用户目的节点的期望信号，然后解码近用户目的节点自身的期望信号；
8.根据权利要求7所述的基于ris的非线性携能noma网络协作传输方法，其特征在于，所述基于ris的非线性携能noma网络的精确中断概率的计算式为
