發(fā)布時間：2017-09-16 08:35

  本文關鍵詞：協(xié)作頻譜感知中的若干安全問題研究

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【摘要】：隨著無線通信技術的快速發(fā)展,頻譜需求急劇增長,有限的頻譜資源不能滿足越來越多的用戶需求。與此同時,已分配頻譜的利用率并不高,頻譜稀缺與低利用率共存。認知無線電技術應運而生,使動態(tài)頻譜接入成為可能,在不影響主用戶的前提下,利用空閑的授權頻段進行通信,從而提高頻譜資源的利用率,滿足更多用戶的頻譜需求。頻譜感知技術是認知無線電網(wǎng)絡運行的前提,隨著研究的不斷深入,研究人員提出了協(xié)作頻譜感知技術,它利用空間分集克服單節(jié)點感知所面臨的多徑衰落、陰影效應和接收機的不確定性等問題。但是協(xié)作頻譜感知技術仍沒有很好地解決感知階段可能面臨的安全問題。因此,協(xié)作頻譜感知中的安全問題已成為頻譜感知領域內(nèi)的研究熱點。本文研究協(xié)作頻譜感知中的安全問題,主要內(nèi)容和成果如下:首先,介紹了現(xiàn)有單節(jié)點感知方法和協(xié)作頻譜感知技術及主要技術特點等。第二,歸納和分析惡意環(huán)境中的協(xié)作頻譜感知問題。建立了主用戶仿冒和頻譜感知數(shù)據(jù)篡改兩類主要惡意攻擊行為的模型,理論推導和仿真分析了這兩類攻擊對感知結果的影響,給出了這兩類攻擊對系統(tǒng)的危害程度。第三,針對仿冒用戶和頻譜感知數(shù)據(jù)篡改攻擊問題,提出了基于輔助節(jié)點的協(xié)作頻譜感知方法。在認知無線電網(wǎng)絡內(nèi)部署若干輔助節(jié)點,利用鏈路特征和加密機制識別主用戶的活動情況,并提出了基于信譽度的融合判決算法。仿真結果表明,該方法在惡意環(huán)境下具有一定的抗攻擊能力。最后,針對單個仿冒用戶存在下的感知性能優(yōu)化問題,提出了一種基于最大比合并的融合算法。在集中式協(xié)作頻譜感知架構下,當網(wǎng)絡中存在主用戶仿冒攻擊時,每個次用戶檢測到來自于惡意用戶和主用戶的信號,求解一組最優(yōu)加權融合系數(shù),緩解仿冒信號對檢測性能的影響。仿真結果表明,該方法具有一定的抗攻擊能力,當參與協(xié)作的用戶數(shù)目增加時,基本能消除惡意信號對檢測性能的影響。綜上,論文研究了協(xié)作頻譜感知階段的主用戶仿冒攻擊和頻譜感知數(shù)據(jù)篡改攻擊問題,研究工作為解決頻譜感知中的安全問題和推動認知無線電的應用提供了可行的解決方案。
【關鍵詞】：協(xié)作頻譜感知 安全 惡意用戶 主用戶仿冒 頻譜感知數(shù)據(jù)篡改
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN918
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 研究背景和課題來源9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 認知無線電的概念及關鍵技術10-12
• 1.2.2 認知無線電網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.3 頻譜感知技術的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 認知無線電的安全問題17-21
• 1.3.1 感知階段的安全問題17-19
• 1.3.2 標準化組織對認知無線電的安全研究19-21
• 1.4 論文研究內(nèi)容21
• 1.5 論文章節(jié)安排21-23
• 第二章 頻譜感知技術23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 頻譜感知方法概述24-26
• 2.2.1 主用戶發(fā)射機檢測24-26
• 2.2.2 主用戶接收機檢測26
• 2.3 協(xié)作頻譜感知技術26-34
• 2.3.1 系統(tǒng)架構27-29
• 2.3.2 控制信道29-30
• 2.3.3 數(shù)據(jù)融合30-33
• 2.3.4 感知前沿技術介紹33-34
• 2.4 本章小結34-37
• 第三章 惡意環(huán)境中的協(xié)作頻譜感知37-47
• 3.1 主用戶仿冒攻擊37-42
• 3.1.1 問題描述37-38
• 3.1.2 模型建立38-40
• 3.1.3 PUE攻擊對協(xié)作感知的影響40-42
• 3.2 頻譜感知數(shù)據(jù)篡改攻擊42-46
• 3.2.1 問題描述42-43
• 3.2.2 模型建立43
• 3.2.3 理論分析43-44
• 3.2.4 SSDF攻擊對協(xié)作感知的影響44-46
• 3.3 本章小結46-47
• 第四章 基于輔助節(jié)點的安全協(xié)作頻譜感知47-57
• 4.1 系統(tǒng)框架47-48
• 4.2 基于鏈路特征的主用戶鑒權48-50
• 4.2.1 鏈路特征48-49
• 4.2.2 鏈路特征估計49
• 4.2.3 算法描述49-50
• 4.3 鑒權結果安全分發(fā)50
• 4.4 基于信譽度的融合判決50-52
• 4.4.1 節(jié)點信譽度50-51
• 4.4.2 用戶選擇51
• 4.4.3 初始化設置51-52
• 4.5 仿真分析52-55
• 4.5.1 仿真設置52
• 4.5.2 仿真結果與分析52-55
• 4.6 本章小結55-57
• 第五章 主用戶仿冒攻擊下的感知性能優(yōu)化57-67
• 5.1 加權融合的基本原理57-60
• 5.1.1 等增益合并算法58-59
• 5.1.2 最大比合并算法59-60
• 5.2 PUE攻擊時的協(xié)作感知系統(tǒng)模型60-61
• 5.3 基于最大比合并的優(yōu)化融合算法61-64
• 5.3.1 問題分析與轉化61-63
• 5.3.2 問題求解63-64
• 5.4 仿真分析64-65
• 5.4.1 仿真設置64
• 5.4.2 仿真結果與分析64-65
• 5.5 本章小結65-67
• 第六章 總結與展望67-69
• 參考文獻69-73
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文73-75
• 致謝75

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