抵御SSDF攻击的维纳滤波器检测算法研究

发布时间：2021-09-09 13:03

　　针对认知无线电网络中随机概率式频谱感知数据篡改（SSDF）的攻击,利用基于最小均方误差建立的维纳滤波器对目标信号进行估计,提出一种维纳滤波器检测（WFD）算法。基于梯度算法训练最优权重,根据权重对训练数据加权融合并对融合结果取平均作为门限,将训练得到的权重和门限与各认知用户发送的数据加权融合得出判决结果。仿真结果表明,与传统的等增益合并算法相比,在相同的信噪比下,WFD算法的错误概率降低20%以上,且受SSDF攻击的恶意用户所占比例、攻击概率和相对攻击强度等关键参数影响较小,具有更好的鲁棒性。 

【文章来源】：计算机工程. 2020,46(11)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

存在SSDF攻击者的集中式频谱感知模型

本文使用的维纳滤波器结构如图2所示。设训练集总共有K组数据,SU数目为N,则设置滤波器的阶数为N阶,设输入观测向量为 Y(k)= [ Y 1 (k) Y 2 (k) ? Y Ν (k) ] Τ ,其中,Yi(k) (i=1,2,…,N;k=1,2,…,K)表示训练集中的第i个SU在第k个检测周期的能量观测值,ωi(k) (i=1,2,…,N;k=1,2,…,K)表示第i个SU在第k个检测周期进行融合时的滤波器抽头系数(权重),设 W(k)= [ ω 1 (k) ω 2 (k) ? ω Ν (k) ] Τ ,初始化W(0)为零向量;采用梯度下降法对权值进行更新,即:

图3所示为当Pa=0.7、ra=0.6以及MU所占的比例分别为rm=0.1、rm=0.2、rm=0.3时,EGC和WFD算法的全局错误概率Pe随信噪比SNR变化的曲线。从图3可以看出,随着信噪比的增加,两种算法的Pe都在减小。两种算法在rm=0.1时Pe最小,在rm=0.3时最大,说明随着rm增加,Pe会随之增大。当信噪比低至-20dB时,通信环境十分恶劣,两种算法的Pe相差较小且都比较高,当信噪比增大到-5 dB时,通信环境相对较好,两种算法的Pe相差较小且都比较低。若固定Pe=0.1,当rm=0.1时EGC算法需要信噪比达到-10 dB,而WFD算法只需-11 dB,WFD相对于EGC算法对信噪比的要求降低了1 dB。当rm=0.2和rm=0.3时,WFD相对于EGC算法对信噪比的要求分别大约降低了2.7 dB和4 dB;类似地,若固定SNR=-10 dB,当rm=0.1时,EGC算法的Pe=0.11,WFD的Pe=0.05,错误率降低了6%,当rm=0.2和rm=0.3时,WFD比EGC算法的错误率分别降低了13%和21%。

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本文编号：3392142