認(rèn)知無(wú)線電協(xié)作頻譜感知中抗惡意節(jié)點(diǎn)算法研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)不斷快速發(fā)展，無(wú)線頻譜資源匱乏的問(wèn)題愈發(fā)受到重視。認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)能夠幫助提高頻譜利用率，改善效率低下的傳統(tǒng)頻譜分配方式。多用戶協(xié)作頻譜感知技術(shù)的提出，幫助認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)克服衰落環(huán)境，改善頻譜感知性能。為保證協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)的安全性，需要研究協(xié)作頻譜感知抗惡意節(jié)點(diǎn)算法。
　　首先，本文介紹了認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，它是智能地實(shí)現(xiàn)授權(quán)頻段內(nèi)非授權(quán)用戶伺機(jī)接入頻段的技術(shù)。在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中，首先要解決是感知主用戶是否存在

2、的問(wèn)題。本文介紹了頻譜感知技術(shù)的性能參數(shù)，對(duì)本文使用的頻譜感知方法——能量檢測(cè)進(jìn)行算法研究。搭建頻譜感知模型，仿真分析了單用戶頻譜感知在衰落環(huán)境下的缺陷，以及多用戶協(xié)作頻譜感知在衰落環(huán)境影響的性能優(yōu)勢(shì)。
　　其次，本文分析了協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)中可能存在的安全問(wèn)題。針對(duì)惡意節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)融合過(guò)程的攻擊，引入拜占庭將軍問(wèn)題進(jìn)行闡述。拜占庭攻擊是個(gè)入侵容忍體系問(wèn)題，它要求在存在惡意節(jié)點(diǎn)的情況下，讓其他誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)做出正確的全局決策。在該體系中，分

3、析了可能存在的惡意節(jié)點(diǎn)類型和潛在的攻擊方式。通過(guò)仿真研究惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊對(duì)協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)造成的不良影響。仿真結(jié)果顯示，協(xié)作頻譜感知的性能隨著惡意節(jié)點(diǎn)所占比例的增大而降低，造成感知效率低下。
　　然后，為解決協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)的拜占庭攻擊問(wèn)題，本文研究了抗惡意節(jié)點(diǎn)攻擊的算法。抗惡意節(jié)點(diǎn)算法需要實(shí)現(xiàn)對(duì)惡意節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)，同時(shí)消除惡意節(jié)點(diǎn)的惡意影響。采用了基于異常值檢測(cè)的算法和基于構(gòu)造權(quán)重函數(shù)算法，研究算法原理，進(jìn)行仿真分析。基于異常值檢測(cè)的

4、算法是結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中的異常值檢測(cè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)去除惡意節(jié)點(diǎn)的影響;基于構(gòu)造權(quán)重函數(shù)的算法是通過(guò)構(gòu)造可信參數(shù)函數(shù)和信譽(yù)度函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有認(rèn)知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重評(píng)估，并且在融合中心對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的感知結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。通過(guò)仿真研究發(fā)現(xiàn)，兩種算法都能實(shí)現(xiàn)一定程度的抗惡意節(jié)點(diǎn)效果，算法提升了協(xié)作頻譜感知系統(tǒng)抵抗惡意節(jié)點(diǎn)的能力。
　　最后，通過(guò)對(duì)算法的分析，提出抗惡意節(jié)點(diǎn)的算法改進(jìn)方案——在基于構(gòu)造權(quán)重函數(shù)的算法中提出對(duì)本地感知數(shù)據(jù)的預(yù)處理和在基于異常值