[發明專利]一種基于隨機森林均勻量化特征提取的安全中繼選擇方法

有效

• 申請號: 202011362645.1
• 申請日: 2020-11-28
• 公開（公告）號: CN112637926B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張夢
• 申請（專利權）人: 重慶財經學院
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04L9/40
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種基于隨機森林均勻量化特征提取的安全中繼選擇方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、構建全雙工多中繼系統模型，其包括源節點S、目的節點D、竊聽節點E和K個全雙工中繼節點R₁,…,R_i,…,R_K；

S2、分別獲取中繼節點、目的節點以及竊聽節點的可達容量，計算在這些可達容量下系統的安全容量，并找出使系統安全性能最優的中繼節點索引k^*；

S3、基于均勻量化算法來提取RF集成學習算法所需的離散CSI特征值，具體包括以下步驟：

將主信道和竊聽信道的CSI集合表示為：

若CSI量化后的特征值h_q為1到N之間的整數，h_x為集合Ω中原始的CSI值，則CSI量化后的特征值h_q表示為：

其中，為特征值j所在區間的下邊界；為特征值j所在區間的上邊界；若CSI區間長度為[0,T]，將該區間均勻分成N個等長的間隔，則特征值j所在區間的下邊界表示為：

特征值j所在區間的上邊界表示為：

S4、構建基于RF集成學習方法的全雙工中繼系統安全中繼選擇模型，并根據該模型選擇中繼節點，構建基于RF集成學習方法的全雙工中繼系統安全中繼選擇模型時，其訓練集數據集定義為：D＝{(H₁,Y₁),(H₂,Y₂),…,(H_X,Y_X)}，(H_x,Y_x)表示訓練樣本x，其輸入值為H_x，表示為為第i個量化后的CSI離散值；輸出值為Y_x，Y_x分類標簽，賦值為最優中繼索引k^*。

2.根據權利要求1所述的一種基于隨機森林均勻量化特征提取的安全中繼選擇方法，其特征在于，在構建的全雙工多中繼系統模型的時隙t中，中繼節點處R_i的接收信號表示為：目的節點處的接收信號表示為：竊聽節點處的接收信號表示為：

其中，P_S為源節點的發射功率，為源節點到中繼節點的信道系數，x_s(t)表示時隙t時源節點傳輸到中繼節點的數據，為中繼節點處R_i的發射功率，為中繼節點R_i殘余自干擾系數，x_s(t-1)表示時隙t-1時源節點傳輸到中繼節點的數據，為中繼節點上的噪聲；為中繼節點到目的節點的信道系數，n_D(t)為目的節點上的噪聲；h_SE為源節點與竊聽節點之間的信道系數，為中繼節點與竊聽節點之間的信道系數，n_E(t)竊聽節點上的噪聲；n_D(t)以及n_E(t)為服從均值為0，方差依次為以及的高斯分布的噪聲。

3.根據權利要求1所述一種基于隨機森林均勻量化特征提取的安全中繼選擇方法，其特征在于，使系統安全性能最優的中繼節點索引k^*表示為：

其中，K為中繼節點數量；為中繼節點R_i可達容量；C_D為目的節點可達容量；C_E為竊聽節點可達容量。

4.根據權利要求3所述的一種基于隨機森林均勻量化特征提取的安全中繼選擇方法，其特征在于，中繼節點R_i可達容量表示為：

其中，P_S為源節點的發射功率，為源節點到中繼節點的信道系數，為中繼節點處R_i的發射功率，為中繼節點R_i殘余自干擾系數，為中繼節點處噪聲對應的方差，||.||表示矩陣或向量的歐幾里得范數。