【摘要】：在認(rèn)知無(wú)線電(CR)頻譜感知中,各種未知的無(wú)線設(shè)備都有機(jī)會(huì)接入到許可頻段,從而使得認(rèn)知用戶(SU)特別容易受到惡意用戶的攻擊,如模仿主用戶攻擊(PUEA)、頻譜感知數(shù)據(jù)篡改攻擊(SSDF)和竊聽攻擊(EA)。協(xié)作頻譜感知(CSS)通過(guò)SU之間的信息融合或信息分享,可以有效解決無(wú)線傳輸信道中產(chǎn)生的衰落問(wèn)題,顯著提高系統(tǒng)的檢測(cè)性能,常用于對(duì)抗CR頻譜感知中的PUEA攻擊和SSDF攻擊。同時(shí),由于能源的短缺,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來(lái)越關(guān)注綠色協(xié)作頻譜感知技術(shù)。在協(xié)作頻譜感知中,雖然認(rèn)知用戶數(shù)目的增加會(huì)提高系統(tǒng)的檢測(cè)性能,但是系統(tǒng)能耗也會(huì)顯著增大,因此協(xié)作頻譜感知對(duì)能量有效性提出了更高的要求。本文在研究和分析CR頻譜感知中的PUEA、SSDF和竊聽攻擊三類攻擊的基礎(chǔ)上,以能效為目標(biāo)函數(shù),提出了抵御三類攻擊的策略。即在保證CR系統(tǒng)安全性能的同時(shí),提高系統(tǒng)能效,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效和安全性能的折衷。論文的具體研究工作如下:1)研究了一種能效優(yōu)先的認(rèn)知無(wú)線電PUEA防御策略并對(duì)其進(jìn)行了性能分析。該策略以PUEA存在時(shí)CSS能效作為目標(biāo)函數(shù),以CSS安全檢測(cè)性能作為約束條件,從而構(gòu)建一個(gè)安全的CSS系統(tǒng)模型,進(jìn)而求解該優(yōu)化問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)保障能量有效性的安全頻譜檢測(cè)。在安全CSS中,融合中心以準(zhǔn)則作為全局判決準(zhǔn)則,在保證能效最大化時(shí)獲得最佳門限K和最佳認(rèn)知用戶K~-數(shù)o N~(ut)。~-o與f最~-N大比合并(MRC)準(zhǔn)則下的安全CSS比較,所提PUEA防御策略在保證系統(tǒng)能效的同時(shí)提高了CSS的檢測(cè)性能,即所提PUEA防御策略可以有效折衷能效與檢測(cè)性能。數(shù)值仿真結(jié)果表明,所提策略不受PUEA干擾功率影響,對(duì)于PUEA攻擊具有較高的魯棒性。2)研究了在Nakagami-m衰落信道下,存在多個(gè)攻擊者情況的能效優(yōu)先SSDF攻擊防御策略。該策略以安全CSS能效為目標(biāo)函數(shù),考慮在消息鑒權(quán)碼(MAC)長(zhǎng)度、報(bào)告距離和報(bào)告錯(cuò)誤率的約束下,確定最佳的合法用戶數(shù)與惡意用戶(MU)數(shù)。此外,我們還考慮到MU通過(guò)竊聽融合中心(FC)與合法用戶之間的報(bào)告信道以獲取MAC,進(jìn)而分析了Nakagami-m衰落信道下的MU截獲性能。一方面,所提策略可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效與安全性的折衷,系統(tǒng)可達(dá)能效幾乎不受惡意用戶數(shù)的影響。仿真結(jié)果表明,在相同的MU數(shù)量下,所提方案可達(dá)能效高,所需報(bào)告比特?cái)?shù)少(即MAC長(zhǎng)度短)。另一方面,當(dāng)存在較大的主鏈路與竊聽鏈路信噪比比值(LMR)和信道衰落因子的條件下,所提策略的截獲概率低于傳統(tǒng)SSDF攻擊防御策略的截獲概率。論文對(duì)認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知中的物理層安全策略進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)與研究,研究成果對(duì)于后續(xù)工作的開展具有重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：2755140