协作频谱感知中的若干安全问题研究

发布时间：2017-09-16 08:35

  本文关键词：协作频谱感知中的若干安全问题研究

  更多相关文章： 协作频谱感知 安全 恶意用户 主用户仿冒 频谱感知数据篡改

【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,频谱需求急剧增长,有限的频谱资源不能满足越来越多的用户需求。与此同时,已分配频谱的利用率并不高,频谱稀缺与低利用率共存。认知无线电技术应运而生,使动态频谱接入成为可能,在不影响主用户的前提下,利用空闲的授权频段进行通信,从而提高频谱资源的利用率,满足更多用户的频谱需求。频谱感知技术是认知无线电网络运行的前提,随着研究的不断深入,研究人员提出了协作频谱感知技术,它利用空间分集克服单节点感知所面临的多径衰落、阴影效应和接收机的不确定性等问题。但是协作频谱感知技术仍没有很好地解决感知阶段可能面临的安全问题。因此,协作频谱感知中的安全问题已成为频谱感知领域内的研究热点。本文研究协作频谱感知中的安全问题,主要内容和成果如下:首先,介绍了现有单节点感知方法和协作频谱感知技术及主要技术特点等。第二,归纳和分析恶意环境中的协作频谱感知问题。建立了主用户仿冒和频谱感知数据篡改两类主要恶意攻击行为的模型,理论推导和仿真分析了这两类攻击对感知结果的影响,给出了这两类攻击对系统的危害程度。第三,针对仿冒用户和频谱感知数据篡改攻击问题,提出了基于辅助节点的协作频谱感知方法。在认知无线电网络内部署若干辅助节点,利用链路特征和加密机制识别主用户的活动情况,并提出了基于信誉度的融合判决算法。仿真结果表明,该方法在恶意环境下具有一定的抗攻击能力。最后,针对单个仿冒用户存在下的感知性能优化问题,提出了一种基于最大比合并的融合算法。在集中式协作频谱感知架构下,当网络中存在主用户仿冒攻击时,每个次用户检测到来自于恶意用户和主用户的信号,求解一组最优加权融合系数,缓解仿冒信号对检测性能的影响。仿真结果表明,该方法具有一定的抗攻击能力,当参与协作的用户数目增加时,基本能消除恶意信号对检测性能的影响。综上,论文研究了协作频谱感知阶段的主用户仿冒攻击和频谱感知数据篡改攻击问题,研究工作为解决频谱感知中的安全问题和推动认知无线电的应用提供了可行的解决方案。
【关键词】：协作频谱感知 安全 恶意用户 主用户仿冒 频谱感知数据篡改
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 研究背景和课题来源9-10
• 1.2 国内外发展现状10-17
• 1.2.1 认知无线电的概念及关键技术10-12
• 1.2.2 认知无线电网络的研究现状12-15
• 1.2.3 频谱感知技术的研究现状15-17
• 1.3 认知无线电的安全问题17-21
• 1.3.1 感知阶段的安全问题17-19
• 1.3.2 标准化组织对认知无线电的安全研究19-21
• 1.4 论文研究内容21
• 1.5 论文章节安排21-23
• 第二章 频谱感知技术23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 频谱感知方法概述24-26
• 2.2.1 主用户发射机检测24-26
• 2.2.2 主用户接收机检测26
• 2.3 协作频谱感知技术26-34
• 2.3.1 系统架构27-29
• 2.3.2 控制信道29-30
• 2.3.3 数据融合30-33
• 2.3.4 感知前沿技术介绍33-34
• 2.4 本章小结34-37
• 第三章 恶意环境中的协作频谱感知37-47
• 3.1 主用户仿冒攻击37-42
• 3.1.1 问题描述37-38
• 3.1.2 模型建立38-40
• 3.1.3 PUE攻击对协作感知的影响40-42
• 3.2 频谱感知数据篡改攻击42-46
• 3.2.1 问题描述42-43
• 3.2.2 模型建立43
• 3.2.3 理论分析43-44
• 3.2.4 SSDF攻击对协作感知的影响44-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 基于辅助节点的安全协作频谱感知47-57
• 4.1 系统框架47-48
• 4.2 基于链路特征的主用户鉴权48-50
• 4.2.1 链路特征48-49
• 4.2.2 链路特征估计49
• 4.2.3 算法描述49-50
• 4.3 鉴权结果安全分发50
• 4.4 基于信誉度的融合判决50-52
• 4.4.1 节点信誉度50-51
• 4.4.2 用户选择51
• 4.4.3 初始化设置51-52
• 4.5 仿真分析52-55
• 4.5.1 仿真设置52
• 4.5.2 仿真结果与分析52-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第五章 主用户仿冒攻击下的感知性能优化57-67
• 5.1 加权融合的基本原理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攻击时的协作感知系统模型60-61
• 5.3 基于最大比合并的优化融合算法61-64
• 5.3.1 问题分析与转化61-63
• 5.3.2 问题求解63-64
• 5.4 仿真分析64-65
• 5.4.1 仿真设置64
• 5.4.2 仿真结果与分析64-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 参考文献69-73
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文73-75
• 致谢75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘婷婷;王建新;束锋;;合作频谱感知吞吐量和感知时间关系的研究[J];现代雷达;2009年05期

2 常帅;孔凡军;陈娟;郑学强;;协同频谱感知中的认知用户数优化[J];军事通信技术;2010年03期

3 汪一鸣;周刘蕾;;基于追踪定位的认知频谱感知解决方案[J];通信学报;2010年11期

4 岳文静;郑宝玉;孟庆民;崔景伍;解培中;;衰落信道下提高协作频谱感知能力的方法[J];中国科学:信息科学;2011年02期

5 韩勇;陈强;王建新;;合作频谱感知安全技术研究[J];通信技术;2011年06期

6 韩勇;王放;陈强;王建新;;一种信任度模糊分配的合作频谱感知算法[J];信号处理;2011年06期

7 蒋金波;王可人;陈小波;金虎;;频谱切换中基于频谱感知的链路保持概率[J];探测与控制学报;2011年06期

8 刘颖;杨震;;协作频谱感知系统中的结盟技术研究[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2012年05期

9 秦臻;薛峰;梁继民;;最大系统效用合作频谱感知优化算法[J];信号处理;2013年02期

10 江晓林;顾学迈;何晨;;基于压缩感知的联合协作频谱感知算法[J];上海交通大学学报;2013年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 岳文静;郑宝玉;;一种基于信道可靠性的协作频谱感知算法[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年

2 张培;孟庆民;朱卫平;;一种可以减少感知时间的频谱感知方法[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

3 郝博雅;周辉;孙斌;;基于权值的合作频谱感知算法[A];第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2012年

4 吴昊;赵杭生;;基于三阶累积量的频谱感知技术研究[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年

5 张冰玉;郑宝玉;岳文静;;一种基于串行网络的协作频谱感知方案[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

6 冯子木;漆春梅;王军;李乐民;;协同频谱感知算法综述[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年

7 王翊;胡艳军;唐希雯;;一种改进的基于多阈值的协作频谱感知方法[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

8 郑仕链;何斌;杨伟程;;认知无线电宽带频谱感知试验研究[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

9 李佳俊;黄清;孔勇;;基于小波变换的认知无线电宽带频谱感知方法[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年

10 杨家胜;刘光斌;程俊仁;;基于压缩采样技术的认知无线电宽带频谱感知方法[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（上）[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 肖淑艳;认知无线电中频谱感知及资源优化分配的研究[D];中国矿业大学;2015年

2 卿浩博;面向无线通信系统的频谱感知理论与技术研究[D];北京邮电大学;2015年

3 杨雪洲;认知中继网络频谱感知与资源分配研究[D];电子科技大学;2014年

4 齐佩汉;稳健精细抗差异性频谱感知技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

5 乔晓瑜;基于频谱感知的动态频谱管理研究[D];北京交通大学;2013年

6 李含青;基于压缩感知的宽带频谱感知技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 欧扬;选择性协同频谱感知技术研究[D];苏州大学;2014年

8 刘思杨;下一代无线通信系统中高效传输及频谱感知关键技术的研究[D];北京邮电大学;2009年

9 王悦;认知无线电宽带频谱感知技术研究[D];北京邮电大学;2011年

10 黄俊园;认知无线网络序贯频谱感知研究[D];武汉大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王艳君;认知无线网络中基于多节点的协作频谱感知技术的研究[D];昆明理工大学;2015年

2 谷凯;基于GNU Radio的动态频谱感知及数据传输[D];海南大学;2015年

3 孟晨;基于稀疏组套索的宽频带频谱感知研究[D];燕山大学;2015年

4 魏亮;认知车载网中频谱感知算法仿真研究[D];西南交通大学;2015年

5 周瑞;基于信任度的认知无线电联合频谱感知研究[D];湖南工业大学;2015年

6 钱陆;基于数据并发传输的频谱感知系统的研究[D];北京邮电大学;2014年

7 罗曼;认知无线电协作频谱感知技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 李然;基于随机矩阵理论的频谱感知算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 张蔚;基于动态压缩采样的宽带频谱感知技术[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 宋双;基于序贯检测的认知无线电协作频谱感知算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

，

本文编号：861994