认知无线电网络中节能、安全的合作频谱感知技术研究

【摘要】：认知无线电技术能够有效利用频谱资源,缓解当前存在的无线资源短缺问题。频谱感知是认知无线电技术实现的首要环节,感知性能的好坏,会影响到整个认知无线电系统的性能。多个认知无线电用户通过合作的方式进行频谱感知,可以充分利用各个认知无线电用户的空间分集,从而达到更好的感知性能。本文在对现有合作频谱感知方法进行分析的基础上,针对合作频谱感知中的节能和安全问题进行了研究。 由于在合作的过程中增加了额外的信息交互,合作频谱感知在获得较好的频谱感知性能的同时,也增加了认知无线电网络的通信开销,对于认知无线电用户而言消耗了更多的能量。针对合作频谱感知引入的额外通信开销,本文提出了一种基于本地置信度的低通信开销合作频谱感知方法。此方法中各个认知无线电用户通过对比本地置信度与置信度门限的大小,来决定是否发送本地感知结果,通过这种方式减少了不必要的感知信息的发送,从而降低了合作频谱感知的通信开销,并节省了认知无线电用户的能量。 由于认知无线电的特点,合作频谱感知容易遭受各种不同的攻击,这些攻击会对认知无线电网络的安全造成威胁。针对合作频谱感知中的安全问题,本文在分析位置相关性对合作频谱感知影响的基础上,提出了一种基于位置相关性的合作频谱感知方法。此方法优先选择在空间上相距较远的认知无线电用户进行合作,避免选取地理位置相近的认知无线电用户参与合作频谱感知,通过这种方式降低了多个认知无线电用户同时被主用户仿真攻击者影响的概率,从而缓解了主用户仿真攻击对合作频谱感知的影响。 【关键词】：认知无线电 合作频谱感知 节能 低通信开销 安全 PUE攻击 位置相关性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN925
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 课题背景和研究现状10-18
• 1.2.1 认知无线电概述10-13
• 1.2.2 合作频谱感知研究背景13-15
• 1.2.3 合作频谱感知研究现状15-18
• 1.3 主要研究成果18
• 1.4 论文篇章结构18-20
• 第2章 合作频谱感知技术20-36
• 2.1 引言20-21
• 2.2 频谱感知方法概述21-24
• 2.2.1 主用户发射机检测21
• 2.2.2 主用户接收机检测21-24
• 2.3 频谱感知中的信号处理方法24-27
• 2.3.1 匹配滤波检测24-25
• 2.3.2 循环平稳检测25-26
• 2.3.3 能量检测26-27
• 2.4 合作频谱感知技术27-34
• 2.4.1 硬判决融合方法28-30
• 2.4.2 软判决融合方法30-33
• 2.4.3 合作频谱感知的优缺点分析33-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第3章 低通信开销的合作频谱感知技术研究36-55
• 3.1 系统模型36-39
• 3.1.1 采用的检测方法37-38
• 3.1.2 数据融合方式38
• 3.1.3 置信度模型38-39
• 3.2 低通信开销的合作频谱感知方法39-46
• 3.2.1 本地感知及感知结果的发送40-41
• 3.2.2 数据融合41-42
• 3.2.3 置信度更新42-43
• 3.2.4 置信度门限更新43-46
• 3.2.5 初始化设置46
• 3.3 仿真结果及性能分析46-53
• 3.3.1 一般场景的合作感知性能47-49
• 3.3.2 深衰场景的合作感知性能49-50
• 3.3.3 各个CR用户的置信度与通信量50-52
• 3.3.4 置信度门限更新周期分析52-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第4章 安全的合作频谱感知技术研究55-80
• 4.1 PUE仿真攻击及现有的对抗方法56-58
• 4.2 PUE攻击模型58-63
• 4.2.1 路径损失和阴影衰落模型59-60
• 4.2.2 PUE攻击防御策略60
• 4.2.3 PUE攻击者的攻击策略60-61
• 4.2.4 PUE攻击者的影响范围61-63
• 4.3 基于位置相关性的CR用户选择算法63-68
• 4.3.1 能量检测63-64
• 4.3.2 位置相关性模型64-65
• 4.3.3 合作用户选择65-66
• 4.3.4 合作判决66-68
• 4.4 仿真结果及性能分析68-78
• 4.4.1 没有PUE攻击者时69-71
• 4.4.2 存在PUE攻击者时71-78
• 4.5 本章小结78-80
• 第5章 总结与展望80-82
• 5.1 研究工作总结80
• 5.2 研究工作展望80-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间的研究成果86

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