認知無線電(cognitive radio,CR)采用動態(tài)頻譜接入方式實現(xiàn)次用戶對空閑頻譜的二次利用,極大地提高了頻譜利用率,有效緩解長期以來頻譜資源緊張的問題。其中,認知用戶之間進行協(xié)作頻譜感知(Cooperative Spectrum Sensing,CSS)能夠有效克服多徑效應(yīng)、陰影衰落以及傳輸損耗等制約因素的影響,極大提高了頻譜利用率。然而,當認知用戶中存在惡意用戶時,惡意用戶將向鄰居用戶傳輸虛假的感知值,誤導(dǎo)鄰居用戶作出錯誤的判決,進而破壞整個認知網(wǎng)絡(luò)的性能。因此,惡意用戶的檢測與防御變得尤為重要。本文主要針對拜占庭攻擊(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)提出相關(guān)的防御方案,具體如下:首先,介紹在集中式以及分布式場景下協(xié)作頻譜感知的相關(guān)理論知識,如常采用的融合算法,融合準則等,此外詳細介紹在認知無線網(wǎng)絡(luò)中的拜占庭攻擊以及現(xiàn)有的防御措施。然后,針對不同類型的拜占庭攻擊,側(cè)重研究惡意用戶之間存在協(xié)作攻擊的場景,提出一種基于信譽與共識的分布式智能入侵防御方案。在該方案中,每一次迭代過程中,通過獎懲機制對認知用戶進行信譽值的獎勵或懲罰,并將認知用戶的信譽值與一致性融合過程中的融合因子相結(jié)合,并共同作用于一致性融合過程。最終惡意用戶在融合過程中的比重越來越小,誠實用戶的比重越來越大,智能的惡意用戶最終主動放棄惡意攻擊,開始發(fā)送正確的感知值,達到全網(wǎng)共識。經(jīng)過仿真分析,該方案能夠有效抵御多個惡意用戶(有協(xié)作/無協(xié)作)攻擊,極大提高整個認知網(wǎng)絡(luò)的健壯性與穩(wěn)定性。最后,提出一種基于強化學(xué)習(xí)的分布式智能入侵防御方案,將強化模型與信譽模型相結(jié)合,認知用戶通過不斷的強化學(xué)習(xí),選取最優(yōu)的鄰居用戶進行合作,對應(yīng)的獲得一個瞬時回報和累計回報,然后進行對應(yīng)的Q矩陣更新計算。同時進行信譽值的更新計算,當信譽值小于一定閥值的鄰居用戶視為潛在的惡意用戶,最終智能的惡意用戶放棄惡意攻擊,發(fā)送正確的感知值,最終實現(xiàn)全網(wǎng)共識。經(jīng)過仿真分析,該方案能夠有效抵御多個惡意用戶攻擊的場景,極大提高了整個認知網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN925
【部分圖文】：

學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第一章 對多個惡意用戶以及之間存在協(xié)作行為場景下，也將是未來的研究熱點，受到廣泛關(guān)注。無線電概述有效地提高頻譜利用率，Joseph Mitola 博士于 1998年 8 月首度提出認知無線電電是一種智能無線通信技術(shù)，其中，最為重要的是認知，所謂認知就是認知用觀察與學(xué)習(xí)周圍環(huán)境，智能地做出選擇，充分體現(xiàn)了認知用戶的智能性。認知今仍是較多學(xué)者的關(guān)注要點，國內(nèi)外學(xué)者也取得了較多令人矚目的研究成果。J出的認知循環(huán)圖較好的表示了認知無線電的技術(shù)架構(gòu)，具體如圖 1.1 所示。

圖 1.2 Haykin 認知循環(huán)圖上述的理論分析可知，Joseph Mitola 博士所提出的認知模型過于抽象，并且相是很清晰，實現(xiàn)起來相對困難，Simon Haykin 所提出的認知模型主要對于物理要求過高。隨著認知無線電的日益發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者對認知無線電進行更加深今后的研究方向中，人們可以從以下兩個方向?qū)φJ知循環(huán)進行相應(yīng)的擴展與完 考慮協(xié)作與資源競爭優(yōu)化：多個系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)資源共享以及對應(yīng)的優(yōu)化策略頻譜資源共享等。 引入分層聯(lián)動和跨層設(shè)計等概念，目前認知無線電研究較多的主要集中在層，網(wǎng)絡(luò)層，以及 MAC 層。未來不僅要突破物理層的設(shè)計研究，同時可以其他網(wǎng)絡(luò)層如傳輸層，鏈路層等進行跨層設(shè)計，整體優(yōu)化。無線電智能性研究現(xiàn)狀

圖 2.1 單用戶頻譜感知算法分類用戶頻譜感知主要分為發(fā)射機檢測與接收機檢測，其檢測[26]、循環(huán)平穩(wěn)檢測[27]、匹配濾波檢測[28]，本節(jié)主通常被視為一個二元假設(shè)檢測模型，其優(yōu)點是只需要少場景中使用較多。能量檢測算法的核心是：當發(fā)射機信號加上一定的噪聲，當發(fā)射機信號不存在時，檢測到的公式（2.1）所示。010( ),( )( ) ( ) ( )z t Hy tH t h t z t H
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本文編號：2872950