專利名稱：基于歷史表現的減弱惡意用戶對協作頻譜感知影響的方法
技術領域：
本發明涉及認知無線電系統的協作頻譜感知技術領域。
ニ、背景技術
認知無線電技術是ー種備受關注的解決頻譜短缺的有效途徑，頻譜感知技術作為其關鍵技術成為研究熱點。頻譜感知是指具有認知功能的終端通過各種感知技術對某ー頻段內的信號進行感知，根據感知情況動態管理和利用頻譜。協作頻譜感知技術是基于認知用戶間的合作進行頻譜感知，利用空間分集提高系統感知的準確度和靈敏度。現有的協作頻譜感知技術都是在假設參與協作感知的認知用戶都是可信任的前提下，對認知用戶的感知結果進行數據融合的。但是認知無線電系統中可能存在深度衰落用戶或者惡意用戶，它們的存在將對協作頻譜感知系統造成破壞。惡意用戶對系統的攻擊主要有“Always Yes”和“Always No”兩種，“AlwaysYes”表示惡意用戶總是發送表示信道被占用的感知信息或感知結果給融合中心；“Always No”表示惡意用戶總是發送表示信道未被占用的感知信息或感知結果給融合中心。惡意用戶發送“ Always Yes”攻擊的目的是降低認知無線電系統對某特定頻段的利用率，這使得認知無線電系統失去意義。惡意用戶發送“Always No”攻擊的目的是降低認知無線電系統對某特定頻段的檢測概率，這將造成對授權用戶的干擾。而長期處于深度衰落環境的認知用戶，由于接收到信號的信噪比很低，其對系統的影響類似于“Always No”攻擊，因此可以一起討論。因此，現有技術中，針對認知無線電系統中存在惡意用戶的情況，還沒有一種減弱惡意用戶對協作頻譜感知系統的影響并識別出惡意用戶的方案。
發明內容
I、技術問題本發明要解決的技術問題是針對認知無線電系統中存在深度衰落用戶和惡意用戶的情況，減弱它們對系統感知性能的影響，同時識別系統中的惡意用戶。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是這樣實現的基于歷史表現的減弱惡意用戶對協作頻譜感知影響的方法，包括如下步驟I)首先初次協作感知時，設定每個參與協作感知的認知用戶(( )的可信度/^為I，設定系統的周期性檢測周期為Tp ；2)中心節點(CN)收集并記錄各認知用戶的感知結果，根據各認知用戶的可信度計算其相應的權重系數；3)根據步驟2計算出的各認知用戶的權重系數對感知信息進行融合，作出最終的感知判決；4)判斷協作感知次數是為檢測周期Tp的整數倍，如果是，根據各認知用戶的歷史表現情況判斷各認知用戶是否為惡意用戶，若判斷為惡意用戶，其可信度設定為零，反之僅更新協作頻譜感知的次數；
5)更新各認知用戶的可信度，在進行下一次協作頻譜感知時從步驟2開始循環。3、有益效果本發明具有的優點如下(I)能有效地減弱深度衰落用戶和惡意用戶對協作感知系統的影響，最優化系統的感知性能；(2)通過周期性檢測能有效地識別出系統中的惡意用戶；(3)算法簡單，易于實現。
四
圖1示出了協作頻譜感知系統的模型，圖中CN為中心節點，CRj為參與協作感知的認知用戶；圖2示出了本發明的協作頻譜感知系統架構示意圖；圖中h表示第j個認知用戶與授權用戶間的信道增益，Xj (i)和Yi分別表示參與協作感知的第j個認知用戶的接收到信息的采樣值和檢測統計量，Hj表示第j個認知用戶的檢測統計量在傳輸過程中疊加的高斯白噪聲，Zj表示中心節點收到的第j個認知用戶的檢測信息，Wj表示第j個認知用戶在進行線性融合時對應的權重系數，S表示系統線性融合結果；圖3示出了基于歷史表現的減弱惡意用戶對協作頻譜感知影響的流程示意圖。
五具體實施例方式以下將參照附圖，對本發明的具體實施方式
進行詳細描述。如圖I和圖2所示，協作頻譜感知系統是多個認知用戶K ^ 2共同對同一段頻譜進行感知，認知用戶將各自的感知信息發送給中心節點，由中心節點對各認知用戶的信息采取一定的準則進行融合并作出最終的判決。本發明中用可信度來衡量認知用戶的歷史表現情況，可信度定義為認知用戶的感知結果與系統判決結果相同的情況占總感知次數的情況，具體表達式可寫為mn；1 = Nj'same ,η = \,2·(I)
η等式左邊wf1表示第j個認知用戶在第n+1次協作頻譜感知時的可信度，Njjsame表示第j個認知用戶在之前η次協作頻譜感知過程中，該認知用戶的感知結果和系統最終判決結果相同的次數。每個認知用戶的可信度的取值是連續的，取值的大小表征該認知用戶的感知結果可信任的程度，取值越大，表明該認知用戶在以往的感知過程中表現較好，系統對其的感知信息接收程度較高。對于惡意用戶或者長期處于深衰落環境中的認知用戶，其可信度將逐步降低，逐步減小對系統最終判定結果的影響。而對于所處的信道環境較好的認知用戶，其可信度值將保持在一個較高的水平，在長期的感知過程中，對系統感知結果的影響起到一個主導作用。對于正常的認知用戶來說，可信度可用來衡量其所處的信道環境。協作感知系統在初次感知時，我們假設每個認知用戶的可信度均為1，即< =1，這時系統認為所有認知用戶的感知信息都是可信任的。為了體現可信度對系統的影響，在數據融合中以權重系數來體現
KS =工 Wj Yj , η = 1，2…(2)
7 = 1式中，<表示第j個認知用戶在第η次協作感知中的權重系數。此時系統的融合結果可表示為
權利要求
1.基于歷史表現情況的減弱深度衰落用戶和惡意用戶對協作頻譜感知性能影響的方法，其步驟如下 1)首先設定協作頻譜感知系統的各認知用戶在初次感知時可信度均為1，同時設定系統的檢測周期Tp ； 2)中心節點收集并記錄各認知用戶的感知結果，根據各認知用戶的可信度計算相應的協作感知權重系數； 3)中心節點根據權重系數對認知用戶的感知信息進行融合，并作出最終的判決； 4)判斷協作感知次數是為檢測周期Tp的整數倍，如果是，根據各認知用戶的歷史表現情況判斷各認知用戶是否為惡意用戶，若判斷為惡意用戶，其可信度設定為零，反之僅更新協作頻譜感知的次數； 5)更新各認知用戶的可信度，在進行下一次協作頻譜感知時從步驟2開始循環。
全文摘要
本發明針對認知無線電系統中存在深度衰落用戶或惡意用戶的情況，提出了一種基于歷史表現情況的減弱深度衰落用戶和惡意用戶對協作頻譜感知性能影響的方法。該方法設定系統初次協作頻譜感知時各認知用戶的可信度均為1，同時設定系統的檢測周期Tp≥10，中心節點記錄每個認知用戶的感知結果，并與系統最終的感知結果進行比較，從而更新各認知用戶的可信度以及在下一次協作感知的權重系數；同時通過周期性檢測認知用戶的感知結果來檢測系統中是否存在惡意用戶。在系統中存在深度衰落用戶或者惡意用戶的情況下，該方法能最優化系統的感知性能；在系統中存在惡意用戶的情況下，該方法能通過周期性檢測，識別出系統中的惡意用戶。
文檔編號H04B17/00GK102624464SQ20111002781
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者郭榮輝, 龔牡丹 申請人:龔牡丹