【摘要】：為了有效緩解當(dāng)下日益緊張的頻譜資源稀缺現(xiàn)狀,認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)成為了一項(xiàng)至關(guān)重要的科學(xué)技術(shù)。它通過對(duì)授權(quán)頻譜資源進(jìn)行重復(fù)再接入操作,高效緩解了不斷快速膨脹的無(wú)線接入業(yè)務(wù)和頻譜資源緊缺現(xiàn)狀這二者之間的矛盾。頻譜感知是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的基礎(chǔ)核心部分,是保證主用戶免受有害干擾、提高可用頻譜利用率的重要手段。但由于大前提是既要盡可能地提高頻譜利用率,又要保證主用戶能正常通信、免受其它有害干擾。所以如何優(yōu)化頻譜感知參數(shù),使得花最小的系統(tǒng)開銷獲得最大的系統(tǒng)檢測(cè)增益,是我們要研究的一種重點(diǎn)部分;同時(shí)在無(wú)線通信環(huán)境中,信號(hào)的傳輸容易受到路徑損耗、陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)的影響,而且感知節(jié)點(diǎn)本身可能主動(dòng)發(fā)動(dòng)對(duì)感知信息的篡改、偽造、竊聽等多種攻擊行為,從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的判決。故本文針對(duì)在一個(gè)更為實(shí)際的、不安全的感知環(huán)境下的合作頻譜感知問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作,取得的主要成果為:1.基于帶有惡意節(jié)點(diǎn)的更為實(shí)際的頻譜感知環(huán)境,研究了基于合作感知的頻譜共享網(wǎng)絡(luò)模型,次級(jí)用戶將會(huì)根據(jù)合作感知結(jié)果動(dòng)態(tài)地調(diào)整其發(fā)射功率。為了防止惡意節(jié)點(diǎn)對(duì)感知系統(tǒng)的感知性能造成嚴(yán)重影響,研究了如何進(jìn)行合作感知以提高感知性能。在一定的檢測(cè)概率和相關(guān)功率約束下,建立了一個(gè)以最大化次級(jí)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題。仿真實(shí)驗(yàn)首先突出說明了惡意節(jié)點(diǎn)數(shù)目對(duì)頻譜感知的影響重大,同時(shí)還表明無(wú)論是否存在惡意節(jié)點(diǎn),提出的算法均可有效地計(jì)算出最優(yōu)的感知時(shí)間和發(fā)射功率,且在降低最大干擾功率限制和最大發(fā)射功率限制時(shí),網(wǎng)絡(luò)的吞吐量是增大的。2.針對(duì)一種擬人化的“智能”攻擊模式,提出了一種基于信任值的有效防御網(wǎng)絡(luò)攻擊的合作頻譜感知模型。通過實(shí)驗(yàn)仿真,相比較與其它兩種極端情況(網(wǎng)絡(luò)中無(wú)惡意的理想情況和帶有惡意節(jié)點(diǎn)無(wú)防御的最壞情況),從虛警概率和平均吞吐量?jī)蓚�(gè)方面驗(yàn)證其檢測(cè)性能,說明該合作方案通過動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的信任值,可以達(dá)到有效的防御網(wǎng)絡(luò)中的惡意節(jié)點(diǎn),保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)性能。
[Abstract]:In order to effectively alleviate the increasing shortage of spectrum resources, cognitive radio technology has become an important science and technology. By repeated reaccess of authorized spectrum resources, it efficiently alleviates the contradiction between the rapidly expanding wireless access service and the shortage of spectrum resources. Spectrum sensing is the basic core of cognitive radio technology, and it is an important means to ensure that the main user is protected from harmful interference and to improve the available spectrum efficiency. However, the premise is not only to improve the spectrum efficiency as much as possible, but also to ensure that the main user can communicate normally and be free from other harmful interference. Therefore, how to optimize the spectrum sensing parameters so that the minimum system overhead can achieve the maximum system detection gain is a key part of our research. At the same time, in wireless communication environment, the transmission of signal is easily affected by path loss, shadow effect and multi-path effect, and the perceptual node itself may actively initiate tampering with perceptual information, forgery, eavesdropping and other attacks. This leads to the wrong decision. Therefore, this paper systematically studies the cooperative spectrum sensing problem in a more practical and insecure sensing environment, and the main results are as follows: 1. Based on the more practical spectrum sensing environment with malicious nodes, the spectrum sharing network model based on cooperative sensing is studied. The secondary users will dynamically adjust their transmission power according to the cooperative sensing results. In order to prevent malicious nodes from seriously affecting the perceptual performance of the perceptual system, this paper studies how to carry out cooperative sensing to improve the perceptual performance. Under certain detection probability and correlation power constraints, an optimization problem is established, which takes maximizing the throughput of the secondary network as the objective function. The simulation results first highlight the great influence of the number of malicious nodes on spectrum sensing, and also show that the proposed algorithm can effectively calculate the optimal sensing time and transmission power regardless of the existence of malicious nodes. When the maximum interference power limit and the maximum transmit power limit are reduced, the throughput of the network is increased. 2. Aiming at a humanized "intelligent" attack mode, a cooperative spectrum sensing model based on trust value is proposed to effectively defend against network attacks. Compared with the other two extreme cases (the ideal case without malice in the network and the worst case with malicious nodes without defense), the detection performance is verified from two aspects of false alarm probability and average throughput, compared with the other two extreme cases (the ideal case without malice in the network and the worst case with malicious nodes without defense). It is shown that by dynamically adjusting the trust value of each perceptual node, the cooperation scheme can effectively defend against malicious nodes in the network and ensure the detection performance of the whole network.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：2478699