一种SSDF攻击检测的证据理论合作频谱感知算法

现有的基于证据理论的合作频谱感知认为所有认知用户都是诚实的,没有考虑恶意用户的存在。当恶意用户篡改本地感知的结果,发送错误的数据到数据融合中心,将会降低合作频谱感知的性能,这种攻击称为频谱感知数据篡改（spectrum sensing data falsification,SSDF）攻击。由于恶意用户发送的证据与其它认知用户的证据存在差别,本文使用Jousselme距离来衡量证据的可信度,提出一种SSDF攻击检测算法。数据融合中心接收所有认知用户的证据,让可信度低的证据不参与融合判决,可信度高的证据根据可信度进行加权融合。仿真结果表明,所提出的SSDF攻击检测算法在恶意用户发起SSDF攻击时可以很好的改善频谱感知性能。      

协作频谱感知中的SSDF攻击及其对策研究

协作频谱感知是认知无线电中实现频谱有效利用的关键环节,但协作频谱感知由于其聚集感知数据的特点,为恶意用户提供了可乘之机。恶意用户可以通过实施频谱感知数据伪造(spectrum sensing data falsification,SSDF)攻击的方式,使认知无线电系统不能如实地根据外界环境进行动态的频谱切换。为深入理解SSDF攻击,掌握其防御对策的研究现状及发展趋势,从攻击手段、攻击形式和攻击策略3个角度细化出具体的SSDF攻击类型,总结了目前SSDF攻击的典型防御对策。同时,针对目前相关研究中所存在的问题,明确了一些有待继续研究的方向。     

一种信任度模糊分配的合作频谱感知算法

由于无线信道的多径衰落和阴影效应等因素,单个认知用户无法区分频段空闲还是授权用户的信号处于深度衰落中。合作频谱感知运用信息融合技术,通过融合多个认知用户的结果来提高频谱感知的性能。证据理论作为一种有效的不确定性推理方法,在合作频谱感知中已有较好的应用。本文将模糊集与证据理论相结合,提出一种信任度模糊分配的合作频谱感知的算法。各个认知用户首先进行本地能量检测,然后使用正态形隶属函数进行基本概率赋值,根据认知用户的检测结果分配信任度。融合中心接收所有认知用户的证据,按照Dempster组合规则进行融合,最后进行判决。仿真结果表明,信任度模糊分配的合作频谱感知算法在感知性能上或者在算法复杂度上要优于现有的证据理论合作频谱感知算法。      

可防御SSDF攻击的宽带压缩频谱感知

SSDF（Spectrum Sensing Data Falsification）攻击是认知无线网络中对频谱感知性能危害最大的攻击方式之一。基于认知无线网络中信号频域的固有稀疏性,本文结合了压缩感知(CS)技术与平均一致(average consensus)算法,建立了可防御SSDF攻击的分布式宽带压缩频谱感知模型。本文建立了次用户的声望值指标,用以在分布式信息融合的过程中更加准确地排除潜在的恶意次用户影响。在感知阶段,各个CR节点对接收到的主用户信号进行压缩采样以减少对宽带信号采样的开销和复杂度,并做出本地频谱估计。在信息融合阶段,各CR节点的本地频谱估计结果以分布式的方式进行信息融合,排除潜在恶意次用户的影响,得到最终的频谱估计结果。仿真结果表明,本文提出的分布式频谱感知模型可以有效地抵御SSDF攻击,提高了频谱感知的性能。      

基于线性加权的频谱感知算法研究综述

频谱感知技术通过认知用户对周围频谱资源的检测发现频谱空洞,从而可以动态地接入该频段,提高了频谱资源的利用率。多节点合作频谱感知可以解决单节点检测时可能发生漏检的缺点,因此合作频谱感知技术得到了快速的发展。研究了合作频谱感知技术中的加权算法,对每个用户分配不同的权值,然后对线性加权算法做了仿真,并通过对算法的改进,得到最终的检测结果。     

感知频谱共享下的多天线功率优化分配算法研究

本文构建了一种在感知结果下具有多天线次用户的频谱共享模型,该模型由单入单出主用户对和多入单出认知用户对构成。当认知用户感知到主用户占用信道时,主用户向认知用户发送Message信息,使得认知用户发射端能够得知主用户对干扰总功率的限制要求,通过自适应地调整认知用户发射机的发射功率,以保证其对主用户不造成有害干扰;如果主用户未占用信道,认知用户立刻以最大发射功率占用信道。并分别在主用户存在和不存在两种情况下,优化认知用户发射机各天线的发射功率来最大化系统总的数据传输率。最后,通过数值仿真来验证推导出的功率分配策略,并对其进行分析和讨论。仿真结果表明:相比于机会频谱接入（Opportunistic Spectrum Access, OSA）和基于感知的频谱共享（Sensing-based spectrum sensing）模式,推导的功率分配策略在提出的模型中可以获得更高的信息传输率。      

多信道频谱感知与频谱接入的优化与折衷

基于贝叶斯推理的多信道频谱感知方法和思想,文章通过多个认知用户随机地选择部分信道进行协作感知并利用特殊设计的贝叶斯推理法则来快速有效地获取所有信道的活动状态。贝叶斯推理的多信道频谱感知方法也是多分辨率频谱感知的基础,具有重要的应用价值。文章还通过分析多用户多信道条件下频谱感知和频谱接入之间复杂而微妙的内在联系,对其进行适当地优化与折衷,以提高认知系统的性能和效率。     

CRN合作频谱感知SSDF攻击的博弈分析

由于认知无线电网络(CRN)的特点,合作频谱感知容易遭受各种不同的安全威胁。针对CRN合作频谱感知中的感知数据错误化(SSDF)攻击,利用博弈论分析了SSDF攻击者和数据融合中心在不同条件下的行为与收益,并研究了双方基于博弈论的最佳策略。数据融合中心采用本文所述的策略可以有效对抗SSDF攻击,且SSDF攻击者无法通过自身策略的调整获得更大的收益。     

一种贪婪的异构多信道并行合作频谱感知方法

为了同时对多个异构信道进行有效地合作频谱感知,并克服现有方法中只考虑检测准确性而忽略感知开销和系统效益,忽略不同认知用户对不同异构信道感知性能的差异以及参与合作感知的认知用户较多等问题,提出了一种贪婪的异构多信道并行合作频谱感知方法。根据对感知开销和传输收益的定义,充分考虑不同认知用户对不同异构信道感知性能的差异,利用贪婪算法在多个认知用户和多个异构信道间最优地进行感知任务分配,使总系统效益最大。仿真结果表明,所提方法与基于迭代匈牙利的并行合作频谱感知方法、改进的基于迭代匈牙利的并行合作频谱感知方法和随机的合作频谱感知方法相比,能够获得较高的总系统效益,且所需的参加合作感知的认知用户数较少。     

一种基于分组的合作感知方法

频谱感知是实现认知无线电的关键技术,合作感知由于能在一定程度上消除多径和阴影衰落影响而得到广泛的关注.研究利用地理位置信息估计出认知用户信噪比,在此基础上提出一种认知用户和信道分组的合作感知方法,减少了每个用户所要感知的信道数,从而实现感知时间的成倍降低.仿真结果表明,该方法在检测性能下降不大的情况下能显著地减少感知时间.     

基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

基于证据折扣优化DSmT的协同频谱感知器

协同频谱感知器通过充分利用多个认知无线电用户的空间分集增益,对抗单用户深度衰落和阴影效应问题,降低了感知系统对本地感知用户的灵敏度要求,减少由于单用户检测不确定性带来的系统误判。利用D-S方法进行协同频谱感知,通过在本地提取置信指派,再上传至融合中心进行证据推理与判决,占用较窄的控制信道带宽,达到优于传统方法的检测性能,如“或”、“与”和“最优融合”感知方法。但低信噪用户带来的冲突数据会限制D-S方法性能,使其信噪鲁棒性较差。本文首先定义感知用户基本置信指派函数,基于DSmT提出证据折扣优化 DSmT协同频谱感知器。该感知器根据不同认知用户数据的可靠性,对其置信指派函数进行折扣,加强高可靠性数据对融合结果的贡献,降低不可靠数据对融合结果的干扰,有效解决冲突数据下的协同频谱感知信息融合问题。仿真结果表明,证据折扣优化DSmT协同频谱感知器具有良好的检测性能和信噪比鲁棒性。      

多天线感知无线电中的协作频谱感知算法

不同于以往单天线感知用户的频谱感知研究,该文提出多天线情形下基于最优功率分配和协作分集的频谱感知算法。根据信道条件利用奇异值分解(SVD)在每根天线上进行功率注水,并考虑多天线情况下两用户网络协作频谱感知授权用户的判决检测过程,利用基于指数衰减的路径损耗模型,分析多天线感知网络的各态历经容量和检测授权用户的概率及时间。理论分析及仿真结果表明,多天线感知用户通过最优功率分配和协作频谱感知不仅使感知网络具有最大的各态历经容量,同时改善系统的检测性能。     

认知无线电中基于自相关矩阵的协作盲感知

为了克服传统的认知无线电频谱感知算法存在的不足,提出了一种基于自相关矩阵的协作式盲频谱感知方法,以提高频谱感知能力.该方法从样本自相关矩阵中提取检测统计量,采用双门限混合判决方法得到本地检测结果.认知基站将本地检测信息分成两类,并对软判决信息实施可靠性融合,最后给出全局判决结果.该方法是一种盲感知方法,不需要知道主用户...     

协同频谱感知在非理想报告信道中的性能

针对非理想报告信道环境中的认知无线电多用户协同频谱感知问题,建立了协同感知三层模型;以单用户为例,分析了报告信道传输错误对单用户感知性能的影响;同时,基于Newman—Pearson准则推导了统计值传输和判决值传输条件下的最优协同频谱感知方法,并给出了平坦瑞利衰落环境下感知性能的上限。     

认知无线电网络中基于最大似然准则的协同频谱检测算法研究

提出一种集中式频谱协同检测算法。各认知节点采用能量检测算法,然后使用最大似然准则进行本地判决,且把似然比作为本地判决可靠性的度量;中心节点基于可信度对接收到的认知节点本地检测数据进行数据融合。仿真结果显示,文中提出的认知节点协同频谱检测方案能够减少误检概率。特别是当信道处于深衰落时,少量节点参与协同就能获得较好的检测性能。     

Optimization of 2‐stage cooperative spectrum for cognitive radio networks using multi‐antenna energy detectors

Cooperative spectrum sensing, a kind of spectrum sensing scheme in cognitive radio (CR), uses multiple CR relays. To increase performance, this study uses multi‐antenna CR relays and beam‐forming reception. The required bandwidth for reporting channels in cooperative spectrum sensing is crucial. Two‐stage cooperative spectrum sensing is proposed to increase performance without increasing the required bandwidth. The cooperative spectrum sensing is also optimized to allow the CR networks to facilitate the best decision‐making. This study determines the detection performance when beam‐forming reception is used. Numerical simulations are used to validate the effectiveness of the method. It is shown that beam‐forming reception outperforms square‐law combining (SLC) for low SNR values. This study proposes a 2‐stage cooperative spectrum sensing method, which uses multi‐antenna CR relays and beam‐forming reception. The cooperative spectrum sensing is also optimized to allow the CR networks to facilitate the best decision‐making. Numerical simulations are used to validate the effectiveness of the method.     

Maximizing the lifetime of energy‐constrained cooperative spectrum sensing sensor network

Adding the cognitive capability to wireless sensor networks allows the sensors to monitor the spectrum and identify the spectrum holes to operate in different frequencies according to the radio environment which result in better spectrum utilization. Spectrum sensing is a main component in any cognitive radio network. In this paper, we propose a new cooperative sensing scheme based on energy detection for cognitive sensor networks which is constrained by the energy limitation of the wireless sensor elements. The proposed scheme minimizes the sensing energy for individual sensor and carefully selects the suitable participant sensors in each cooperative sensing process. This results in maximizing the lifetime of energy‐constrained wireless sensor networks. The proposed scheme also takes into consideration the constraints on the detection accuracy. The simulation results show that the proposed scheme prolonged the lifetime of the cognitive network, makes efficient usage of available spectrum by secondary users, and satisfy the target detection performance.     

一种低速采样的协同宽带频谱感知方法

频谱感知是通信系统抗干扰和智能化的关键能力.针对认知无线电系统窄带频谱感知技术受制于数模转换器件的发展水平,难以解决认知无线电系统宽带、实时频谱感知的问题,提出一种多节点协作的认知无线电系统宽带频谱感知方法.该方法设计由多个认知节点对目标频段执行次奈奎斯特采样来降低采样速率,采用能量检测方式对采样矢量进行集中式融合判决,实现宽频段范围内干扰信号的谱定位和判断,降低各个感知节点的采样速率,支撑认知网络系统构建高实时、宽频带频谱感知的能力.计算机仿真试验结果表明,所提方法达到90％检测概率时压缩比要求为0.025,具有可靠性与有效性.