1.一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1、构建全双工多中继系统模型,其包括源节点S、目的节点D、窃听节点E和K个全双工中继节点R1,…,Ri,…,RK;
S2、分别获取中继节点、目的节点以及窃听节点的可达容量,计算在这些可达容量下系*
统的安全容量,并找出使系统安全性能最优的中继节点索引k;
S3、基于均匀量化算法来提取RF集成学习算法所需的离散CSI特征值;
S4、构建基于RF集成学习方法的全双工中继系统安全中继选择模型,并根据该模型选择中继节点。
2.根据权利要求1所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,在构建的全双工多中继系统模型的时隙t中,中继节点处Ri的接收信号表示为: 目的节点处的接收信号表示为:窃听节点处的接收信号表示为:
其中,PS为源节点的发射功率, 为源节点到中继节点的信道系数,xs(t)表示时隙t时源节点传输到中继节点的数据, 为中继节点处Ri的发射功率, 为中继节点Ri残余自干扰系数,xs(t‑1)表示时隙t‑1时源节点传输到中继节点的数据, 为中继节点上的噪声; 为中继节点到目的节点的信道系数,nD(t)为目的节点上的噪声;hSE为源节点与窃听节点之间的信道系数, 为中继节点与窃听节点之间的信道系数,nE(t)窃听节点上的噪声; nD(t)以及nE(t)为服从均值为0,方差依次为 以及 的高斯分布的噪声。
3.根据权利要求1所述一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其*
特征在于,使系统安全性能最优的中继节点索引k表示为:其中,K为中继节点数量; 为中继节点Ri可达速率;CD为目的节点可达速率;CE为窃听节点可达速率。
4.根据权利要求3所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,中继节点Ri可达速率 表示为:其中,PS为源节点的发射功率, 为源节点到中继节点的信道系数, 为中继节点处Ri的发射功率, 为中继节点Ri残余自干扰系数, 为中继节点处噪声对应的方差,||.||表示矩阵或向量的欧几里得范数。
5.根据权利要求3所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,目的节点可达速率CD表示为:其中, 为中继节点处Ri的发射功率, 为中继节点到目的节点的信道系数, 为目的节点噪声对应的方差。
6.根据权利要求3所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,窃听节点可达速率CE表示为:其中,PS为源节点的发射功率, 为中继节点处Ri的发射功率,hSE为源节点与窃听节点之间的信道系数, 为中继节点与窃听节点之间的信道系数, 为窃听节点噪声对应的方差。
7.根据权利要求1所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,基于均匀量化算法来提取随机森林集成学习算法所需的离散CSI特征值包括:将主信道和窃听信道的CSI集合表示为:若CSI量化后的特征值hq为1到N之间的整数,hx为集合Ω中原始的CSI值,则CSI量化后的特征值hq表示为:
其中, 为特征值j所在区间的下边界; 为特征值j所在区间的上边界。
8.根据权利要求7所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,若CSI区间长度为[0,T],将该区间均匀分成N个等长的间隔,则特征值j所在区间的下边界 表示为:
特征值j所在区间的上边界 表示为:
9.根据权利要求1所述的一种基于随机森林均匀量化特征提取的安全中继选择方法,其特征在于,构建基于RF集成学习方法的全双工中继系统安全中继选择模型时,其训练集数据集定义为:D={(H1,Y1),(H2,Y2),…,(HX,YX)},(Hx,Yx)表示训练样本x,其输入值为Hx,表示为 为第i个量化后的CSI离散值;输出值为Yx,Yx分类标*
签,赋值为最优中继索引k。