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认知无线电系统合作频谱感知中感知数据错误化攻击防御技术

作　者: 沈佳峰
导　师: 陈惠芳
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 认知无线电合作频谱感知感知数据错误化攻击贝叶斯信誉度遗忘因子委托代理理论激励契约
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 19次
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内容摘要

无线频谱资源的稀缺使认知无线电技术成为研究的热点。认知无线电技术要求认知用户具备认知功能,认知用户需要在不对授权用户产生干扰的前提下,发现并机会式地利用周围无线环境中的频谱空洞,实现对空闲授权频段的动态接入,频谱感知是实现这一目标的首要技术环节。认知用户的感知能力会影响整个认知无线网络的性能,同时也可能会对主用户产生干扰。合作频谱感知通过联合多个用户完成对授权用户的感知,在提高了认知无线网络的整体性能同时,减弱了单个认知用户感知结果的不确定性对系统性能带来的影响,降低对单个认知用户检测精度的要求。但合作感知的特点使得其容易遭受感知数据错误化攻击的威胁。论文在分析合作频谱感知技术的基础上,针对认知无线网络中感知数据错误化攻击问题进行研究和探讨。针对概率型的感知数据错误化攻击,论文引入贝叶斯信誉度反映认知用户的服务品质,并通过检测认知用户信誉度的变化来改变遗忘因子,使其及时反映认知用户最新的服务品质。仿真结果表明我们所提出的方法在牺牲一定计算复杂度的代价下,能有效抵抗概率型攻击者对认知无线电网络的攻击。论文还研究了基于经济学的委托代理理论的认知无线电网络感知数据错误化攻击防御技术,主用户网络和从用户的关系可视为具有委托代理关系的委托人和代理人。针对基于“或”准则的硬判决融合,我们提出并计算最优的激励契约；针对软融合方式的合作频谱感知,提出了基于团队激励和个人激励的激励机制,并进行了性能仿真,仿真结果表明该激励机制能有效缓解来自需要接入频谱的恶意用户的攻击。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-24
  1.1 引言  9-10
  1.2 课题背景和研究现状  10-21
    1.2.1 认知无线电概述  10-17
    1.2.2 合作频谱感知研究背景  17-19
    1.2.3 合作频谱感知研究现状  19-20
    1.2.4 合作频谱感知中的安全问题  20-21
  1.3 论文主要研究成果与贡献  21-22
  1.4 论文章节安排  22-24
第2章合作频谱感知技术及SSDF攻击防御技术  24-41
  2.1 引言  24-25
  2.2 单用户频谱感知技术  25-29
    2.2.1 基于主用户发射机信号的检测技术  26-28
    2.2.2 基于主用户接收机信号的检测技术  28-29
  2.3 合作频谱感知技术  29-34
    2.3.1 硬判决融合方法  30-31
    2.3.2 软判决融合方法  31-34
  2.4 感知数据错误化攻击及防御技术研究现状  34-40
    2.4.1 基于序贯检测和信任度的SSDF攻击防御技术  35-36
    2.4.2 基于信誉度融合的SSDF攻击防御技术  36-37
    2.4.3 基于剥洋葱法的SSDF攻击防御技术  37-38
    2.4.4 基于惩罚机制的SSDF攻击防御技术  38-39
    2.4.5 当前SSDF攻击防御技术问题分析  39-40
  2.5 本章小结  40-41
第3章抵御概率型攻击的安全合作频谱感知方法  41-66
  3.1 引言  41-42
  3.2 系统模型和贝叶斯信誉度  42-44
    3.2.1 系统模型  42
    3.2.2 贝叶斯信誉度  42-43
    3.2.3 遗忘因子  43-44
  3.3 基于贝叶斯信誉模型和遗忘因子的合作频谱感知方法  44-50
    3.3.1 本地感知及感知结果发送  44-46
    3.3.2 感知信息的融合及判决  46-47
    3.3.3 贝叶斯信誉度的计算  47-48
    3.3.4 贝叶斯信誉度的更新  48-50
    3.3.5 权重系数的计算  50
  3.4 性能仿真结果及性能分析  50-64
    3.4.1 正常场景下的合作感知性能  51-52
    3.4.2 深衰落场景下的合作感知性能  52-53
    3.4.3 H_1假设下存在Always No攻击者的合作感知性能  53-56
    3.4.4 H_0假设下存在Always Yes攻击者的合作感知性能  56-59
    3.4.5 概率型攻击对系统性能的影响分析  59-64
    3.4.6 计算复杂度比较  64
  3.5 本章小结  64-66
第4章基于激励契约的合作频谱感知方法  66-84
  4.1 引言  66-67
  4.2 系统模型及问题描述  67-71
    4.2.1 系统模型  67-68
    4.2.2 基本假设  68
    4.2.3 问题描述  68-71
  4.3 基于激励契约的合作频谱感知方法  71-78
    4.3.1 激励契约设计  71-76
    4.3.2 能量检测及融合判决  76-77
    4.3.3 频谱接入  77-78
  4.4 性能仿真结果及分析  78-83
    4.4.1 性能指标及参数设置  78-79
    4.4.2 检测错误率比较  79-80
    4.4.3 平均频谱接入率比较  80-82
    4.4.4 均用户效用的比较  82-83
  4.5 本章小结  83-84
第5章总结与展望  84-86
  5.1 研究工作总结  84-85
  5.2 研究工作展望  85-86
参考文献  86-91
攻读硕士学位期间的研究成果  91

认知无线电系统合作频谱感知中感知数据错误化攻击防御技术

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