认知无线电网络中安全和高效的频谱切换算法研究

发布时间：2021-10-13 22:04

　　为了解决频谱资源短缺和频谱利用率低下的问题,认知无线电技术应运而生。认知无线电技术允许未授权用户机会式地使用空闲的授权频谱,但需要在主用户出现时及时退避。为了保证通信的连续性,次用户将发生频谱切换。在认知无线电网络的频谱切换过程中,次用户通常被视为可信的。但在现实网络环境中,网络中的次用户为了自身利益,可能会产生自私行为或恶意行为。次用户的自私或恶意行为将会造成频谱的利用效率和网络性能（吞吐量等）逐渐下降。为了增强频谱切换的安全性和提升次用户的性能,本文首先在认知无线电网络中建立信誉系统,然后对频谱的可用性进行了分析。论文的主要工作如下:在认知异构无线网络中,针对频谱切换过程中次用户发生自私或恶意行为,导致网络性能下降的问题,本文提出了一种基于信誉系统的频谱切换机制。首先,通过提取用户行为特征信息,评估次用户接入信道后的行为,并依据次用户的行为确定其信誉值,在认知基站建立信誉系统。其次,根据次用户的信誉状况来对次用户进行分级,并根据分级情况,为次用户分配授权信道或共享频段的信道。在接入授权频谱的过程中,当满足用户等待时延要求时,信誉值高的次用户有更高的接入优先权。仿真结果表明,该算法能... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要工作及章节安排
第2章 认知无线电及其相关技术
    2.1 认知无线电概述
        2.1.1 认知无线电定义和基本认知周期
        2.1.2 认知无线电频谱管理框架
        2.1.3 认知无线电的安全问题
    2.2 频谱切换概述
        2.2.1 频谱切换的过程
        2.2.2 频谱切换的分类
    2.3 代表性的频谱切换算法及其分析
        2.3.1 基于概率论的频谱切换算法
        2.3.2 基于马尔可夫过程的频谱切换算法
        2.3.3 基于排队论的频谱切换算法
        2.3.4 基于模糊逻辑的频谱切换算法
    2.4 本章小结
第3章 基于信誉系统的频谱切换算法
    3.1 引言
    3.2 网络环境建模
    3.3 信誉系统的建立
        3.3.1 用户行为特征提取
        3.3.2 信誉初始化及动态更新
        3.3.3 信誉系统的构建和基本流程
    3.4 基于信誉系统的频谱切换算法
        3.4.1 可信次用户在授权频谱的传输
        3.4.2 可疑次用户在ISM频段的传输
        3.4.3 不可信次用户的传输要求
    3.5 仿真结果与分析
        3.5.1 仿真参数设置
        3.5.2 吞吐量分析
        3.5.3 切换概率分析
        3.5.4 中断概率分析
        3.5.5 平均初始接入时延分析
        3.5.6 平均切换时延分析
    3.6 本章小结
第4章 基于频谱可用性的频谱切换算法
    4.1 引言
    4.2 网络环境建模
    4.3 频谱可用性分析
        4.3.1 空闲概率分析
        4.3.2 可用时长分析
        4.3.3 信道评级
    4.4 基于频谱可用性的频谱切换算法
    4.5 仿真结果及分析
        4.5.1 仿真环境配置
        4.5.2 吞吐量分析
        4.5.3 初始接入时延分析
        4.5.4 平均切换时延分析
        4.5.5 切换概率与阻塞概率分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Q-Learning Based Interference-Aware Channel Handoff for Partially Observable Cognitive Radio Ad Hoc Networks[J]. XU Ning,ZHANG Huyin,XU Fang,WANG Zhiyong.  Chinese Journal of Electronics. 2017(04)
[2]基于不确定感知的主动式频谱切换算法研究[J]. 曹型兵,焦中帅.  计算机与数字工程. 2017(04)
[3]认知无线网络中基于混合频谱切换的最优目标信道选择算法[J]. 马彬,包小敏,谢显中.  电子与信息学报. 2017(01)
[4]Traffic-Adaptive Proactive Spectrum Handoff Strategy for Graded Secondary Users in Cognitive Radio Networks[J]. ZHANG Lei,SONG Tiecheng,WU Ming,BAO Xu,GUO Jie,HU Jing.  Chinese Journal of Electronics. 2015(04)
[5]认知无线电中一种频谱聚合的切换策略[J]. 殷聪,谭学治,马琳,于洋.  四川大学学报(工程科学版). 2013(06)
[6]认知无线网络中分级下的从用户累积切换延时分析(英文)[J]. 张雷,宋铁成,吴名,胡静.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2013(02)
[7]认知无线电网络安全综述[J]. 裴庆祺,李红宁,赵弘洋,李男,闵莹.  通信学报. 2013(01)
[8]认知无线电频谱切换目标信道访问机制[J]. 郑仕链,杨小牛.  电子与信息学报. 2012(09)
[9]基于信道预测的认知无线电混合频谱切换算法[J]. 唐万斌,喻火根,李少谦.  计算机工程与应用. 2012(27)



本文编号：3435485