感知節(jié)點CRi, i = 1，2, ...，M處接收到的信號表示為：
【主權項】
1. 一種抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，該抗偽裝SSDF惡意 攻擊的合作頻譜感知的方法通過對比能量劃分區(qū)間，確定初始感應值所在的位置，根據(jù)信 任值更新機制調整各個感知節(jié)點的信任值，DFC反饋并儲存新的信任值表； 次級用戶與主用戶共享頻譜資源，檢測到主用戶處于閑狀態(tài)，將以大功率發(fā)射信號，檢 測到主用戶處于忙狀態(tài)將以小功率發(fā)射信號； 構建最優(yōu)化模型，確定有關發(fā)射功率和感知時間的約束條件； 求解所建立的最優(yōu)化問題，選擇使得次級網(wǎng)絡的吞吐量最大的合作感知的感知周期和 次級用戶的信號發(fā)射功率作為該頻譜感知模型的感知參數(shù)。
2. 如權利要求1所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，通 過對比能量劃分區(qū)間之前需要： 參與合作感知的節(jié)點進行周期性的頻譜檢測，獲得主用戶頻譜資源的特征； 正常感知節(jié)點和惡意感知節(jié)點通過正交的公共控制信道向數(shù)據(jù)融合中心進行感知信 息的匯報； 具有偽裝能力的惡意節(jié)點根據(jù)自身的信任值大小選擇合適的時機，以一個合適的概率 發(fā)動攻擊，根據(jù)PU-Tx和SU-Tx的反饋信息并結合自身的決策結果判定自己所做的決策所 屬的類型。
3. 如權利要求1所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，該 抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法包括以下步驟： 步驟一，參與合作感知的節(jié)點開始進行周期為t3的頻譜檢測過程，獲得主用戶頻譜資 源的特征； 各感知節(jié)點將實時的檢測主用戶主用戶所處狀態(tài)，頻譜檢測過程是基于能量檢測：s(n)，n= 1，2，...，M表示PU-Tx發(fā)射的復PSK信號，是均值為0、方差為大的隨機信號； ujn)表示感知節(jié)點CRi，i= 1，2,. . .，M處的高斯加性白噪聲信號，是均值為0、方差為％2 的循環(huán)對稱復雜的高斯分布，即
每個W(n)之間是相互獨立；隨機變量 s(n)和4(11)之間也是相互獨立，所以每個感知節(jié)點0^處的瞬時信噪比
同時每個感知節(jié)點CRi通過一組正交的控制信道將信噪比yi反饋給DFC，即DFC知曉所有 的瞬時信噪比參數(shù)； 步驟二，正常感知節(jié)點和惡意感知節(jié)點通過正交的公共控制信道向數(shù)據(jù)融合中心進行 感知信息的匯報； 步驟三，數(shù)據(jù)融合中心對收集到的感知信息進行數(shù)據(jù)融合，根據(jù)PU-Tx和SU-Tx的反饋 信息并結合自身的決策結果判定自己所做的決策所屬的類型； 步驟四，通過比較感知節(jié)點初始感應值和最終的信號統(tǒng)計量，判斷感知節(jié)點初始感應 值的準確性； 步驟五，確定初始感應值所在的位置，根據(jù)信任值更新機制調整各個感知節(jié)點的信任 值，DFC處儲存新的信任值表； 步驟六，構建最優(yōu)化模型，確定有關發(fā)射功率和感知時間的約束條件，求解所建立的最 優(yōu)化問題，得到使得次級網(wǎng)絡的吞吐量最大的合作感知的感知周期和次級用戶的信號發(fā)射 功率； 步驟七，因為信道衰減系數(shù)是隨機變量，故重復循環(huán)步驟一至步驟六，完成10000次實 驗，得到最優(yōu)感知時間，信號發(fā)射功率、全局虛警概率和漏檢概率以及各個感知節(jié)點最新的 信任值T(t);并作為之后頻譜感知的感知參數(shù)。
4. 如權利要求3所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，在 步驟一中，每個感知節(jié)點CRi,i= 1，2,. . .，M處接收到的信號表示為：
其中4和I分別表示主用戶的頻帶資源處于閑置狀態(tài)和繁忙狀態(tài)，Ui(n)，s(n)和比 分別表示感知節(jié)點CRi，i= 1，2,. . .，M處的高斯加性白噪聲信號，PU-Tx發(fā)射的復PSK信號 和PU-Tx到CRi鏈路的衰減系數(shù)； 每個感知節(jié)點CRi處的信號能量統(tǒng)計量表示為：
其中N=tsfs是在一個感知周期內感知節(jié)點的采樣數(shù)，f3是信號采樣頻率，因為惡意 節(jié)點的智能攻擊是隨機性的； 獲得的頻譜資源的特征是指主用戶信道資源上的信號能量的統(tǒng)計量1。
5. 如權利要求3所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，在 步驟三中： DFC根據(jù)每一個參與合作感知的次級用戶CRi,i= 1-M匯報的本地感知信息
誠實節(jié)點：正常匯報本地感知信息； ，得到關于信號能量的統(tǒng)計量
ri-L
6. 如權利要求5所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，具 有偽裝能力的惡意節(jié)點包括： 當預判定主用戶存在時：
當預判定主用戶不存在時：
其中和Ai>"分別表示在攻擊概率為PA= 0. 5和攻擊概率為Pa= 0. 3的情況下的攻 擊強度，(t)和avgT(t)分別表示感知節(jié)點CRi，i= 1，2,. . .，M在時間幀t內的信任值和 各感知節(jié)點的平均信任值，k和km分別表示誠實節(jié)點和惡意節(jié)點的數(shù)目。
7. 如權利要求3所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，在 步驟四中： 實際主用戶是存在的，且最終的判斷結果是氏時： ，說明節(jié)點i 的感知性能很可靠，則采取慢增長的策略；
，說明感知節(jié)點i的性能較為可靠，則采取較慢增長策略；
，說明感知節(jié)點i有所失準或者很大可能就是惡意節(jié)點，則采取較快 恢復的策略；
，說明感知節(jié)點i有所失準或者有可能是惡意節(jié)點，則采取快 恢復的策略；否則能量A<Ujt) <B，不能明確感知節(jié)點的性能的好壞，故保持信任值不 變； 實際主用戶是不存在，且最終的判決結果是％時：
，說明節(jié)點i的 感知性能很可靠，則采取慢增長的策略；
4兌明感知節(jié)點i的性能較為可靠，則采取較慢增長策略；若
，說明感知節(jié)點i有所失準或者很大可能就是惡意節(jié)點，則采取較快 恢復的策略；
，說明感知節(jié)點i有所失準或者可能是惡意節(jié)點，則采取快恢 復的策略；否則能量A<仏⑴<B，不能明確感知節(jié)點的性能的好壞，故保持信任值不變；DFC對各個感知節(jié)點匯報的本地感知信息進行處理，做出最終決策，
'則判斷主用戶存在。
8. 如權利要求3所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，在 步驟五中：DFC按照更新方案更新信任值并儲存信任值表： 主用戶實際存在時：
主用戶實際不存在時：
其中Ti(t-1)和Ti(t)分別表示感知節(jié)點CRi，i= 1，2, ?…，M在時間幀t-1和時間幀t內的信任值，卩和s分別表示能量閾值的上下界，A和B分別表示介于
和
?之間的不同能量值，U(t)和Ujt)分別表示時間幀t過去后產(chǎn)生一個最終的 信號能量統(tǒng)計量和感知節(jié)點CRi，i= 1，2,. . .，M在時間幀t內匯報的本地感知信息。
9.如權利要求3所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，在 步驟六中： 進入數(shù)據(jù)傳輸階段，次級用戶與主用戶共享頻譜資源； 基于合作感知頻譜感知模型的認知網(wǎng)絡平均吞吐量寫成如下形式：
其中a〇= (1-Pf)P(H。)，ai=PfP(H。)，0。= (1-PJPOV，PdPOV，其 中paiipag分別表示主用戶處于閑狀態(tài)和忙狀態(tài)的概率，
，ht表示PU-Tx到SU-Tx 的信道衰減系數(shù)；4是PU-Tx的信號發(fā)射功率，P^Pi分別表示DFC最終決策是主用戶處于 氏狀態(tài)時惡意節(jié)點的發(fā)射功率； 對次級用戶的發(fā)射功率進行限制： E{a〇P〇+a|3 〇P〇+ |3jPjPav； 式中Pav是SU-Tx的最大平均發(fā)射功率，平均是指信道衰減系數(shù)hi，gss，gsp隨機變量的 期望； 根據(jù)基于合作感知的頻譜共享網(wǎng)絡模型，知干擾只在主用戶處于忙狀態(tài)時發(fā)生，所以 平均干擾功率約束寫成如下形式： E{gsp(0〇P〇+eiP1)} ^Qav； 在限制條件下，以最大化次級網(wǎng)絡的平均吞吐量為目標函數(shù)的最優(yōu)化問題寫為：
得當且僅當約束條件組中各不等式約束均取等號時，P1得到最優(yōu)解。
10.如權利要求9所述的抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，其特征在于，實 際感知時間是限制在時間區(qū)間（〇，T)之內的，分解成兩個子優(yōu)化問題：
其中y和入分別是E{a〇P〇+a&+0 〇P〇+0 彡Pav 和E{gsp ( 0 0P0+0R)}彡QJ勺 拉格朗日乘子，a〇= (l-Pf)P(H0)，ai=PfP(H0)，f30= (l-PjPOli)， =PdPO^)，其中PO^hPO^)分別表示主用戶處于閑狀態(tài)和忙狀態(tài)的概率，gsp表 示SU-Tx到PU-Rx鏈路的衰減系數(shù)，乙表示平均感知時間
，
'，通過運用拉格朗日 函數(shù)及KKT條件，結合橢球法進行求解。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗偽裝SSDF惡意攻擊的合作頻譜感知的方法，通過對比能量劃分區(qū)間，確定初始感應值所在的位置，根據(jù)信任值更新機制調整各個感知節(jié)點的信任值，DFC反饋并儲存新的信任值表；次級用戶與主用戶共享頻譜資源，如果檢測到主用戶處于閑狀態(tài)，則將以大功率發(fā)射信號，否則將以小功率發(fā)射信號；構建最優(yōu)化模型，確定有關發(fā)射功率和感知時間的約束條件；求解所建立的最優(yōu)化問題，選擇使得次級網(wǎng)絡的吞吐量最大的合作感知的感知周期和次級用戶的信號發(fā)射功率作為該頻譜感知模型的感知參數(shù)。本發(fā)明具有時間復雜度低，針對性強、操作簡單、穩(wěn)定性較好的優(yōu)點。
【IPC分類】H04W12-12, H04W24-10
【公開號】CN104780541
【申請?zhí)枴緾N201510184255
【發(fā)明人】齊小剛, 秦鳳娟, 劉立芳, 鄭耿忠, 楊國平, 張麗敏
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月17日