頻譜感知技術(shù)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)（Cognitive Radio）是一種新穎的通信技術(shù)，它能有效地緩和現(xiàn)有固定頻譜管理方式導(dǎo)致的頻譜稀缺問(wèn)題，被認(rèn)為是下一代最具潛力的通信技術(shù)之一。頻譜感知作為認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)之一，它能檢測(cè)周?chē)臻g的頻譜空洞，為認(rèn)知無(wú)線用戶(hù)提供可利用的頻譜；監(jiān)視授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)，以防止對(duì)授權(quán)用戶(hù)干擾。</p>

2、<p>　　現(xiàn)階段對(duì)頻譜感知技術(shù)的研究主要集中在提高頻譜檢測(cè)準(zhǔn)確度上，而對(duì)頻譜檢測(cè)面臨的安全問(wèn)題的研究甚少。本文在詳細(xì)分析現(xiàn)有單節(jié)點(diǎn)頻譜檢測(cè)技術(shù)，深入研究多節(jié)點(diǎn)協(xié)作感知的網(wǎng)絡(luò)框架、數(shù)據(jù)融合技術(shù)和信號(hào)檢測(cè)理論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了頻譜檢測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)混淆攻擊（SSDF）問(wèn)題，提出了基于信譽(yù)的權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比算法（AWSPRT）。在AWSPRT算法中，我們主要有兩個(gè)貢獻(xiàn)點(diǎn)：首先提出了基于檢測(cè)準(zhǔn)確度得信譽(yù)更新算法。它能有效反映認(rèn)知用

3、戶(hù)檢測(cè)信息的可靠性，其次根據(jù)授權(quán)用戶(hù)占用信道時(shí)間的特點(diǎn)，提出了惡意用戶(hù)剔除方法。仿真中，我們利用matlab對(duì)AWSPRT算法和現(xiàn)有4種算法進(jìn)行了分析比較，結(jié)果顯示，我們算法是在SSDF攻擊下檢測(cè)準(zhǔn)確度最高，最穩(wěn)定的算法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：認(rèn)知無(wú)線電;頻譜感知;序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè);數(shù)據(jù)混淆攻擊。 Abstract</p><p>

4、;　　Cognitive radio technology is a revolutionary new communication technology that promises to solve the spectrum shortage problem led by existing fixed spectrum management, and has been considered as one of the most pr

5、omising communication technologies in the next generation. Spectrum sensing which is one of the key technologies in cognitive radio can detect the spectrum hole to provide secondary users with available spectrums, and mo

6、nitor the appearance of primary users to avoid interference.</p><p>　　Most of current spectrum sensing studies mainly focus on the detection ratio improvement, and pay little attention to the security issue

7、 in spectrum sensing In this paper, we analyze the single-node-based spectrum sensing technology, and investigate the network framework, the data fusion technology, and signal detection theory in Multi-node cooperative s

8、pectrum sensing technologies. Based on the above research, we focus on the spectrum sensing data falsification (SSDF) attack problem, and propo</p><p>　　Key words：Cognitive Radio; Spectrum sensing; Sequentia

9、l Log-likelihood Ratio Test; spectrum sensing data falsification (SSDF).</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　中文摘要……………..I</p><p>　　Abstract………………..II</p><p>　　第一

10、章.緒論……………1</p><p>　　1.1.研究背景及意義1</p><p>　　1.2.本文的研究工作及章節(jié)安排2</p><p>　　第二章.認(rèn)知無(wú)線電概述3</p><p>　　2.1.認(rèn)知無(wú)線電定義及特征4</p><p>　　2.2.認(rèn)知無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)4</p><p

11、>　　2.2.1頻譜感知4</p><p>　　2.2.2.頻譜管理5</p><p>　　2.2.3.頻譜共享6</p><p>　　2.2.4.頻譜移動(dòng)性8</p><p>　　2.3.認(rèn)知無(wú)線電研究現(xiàn)狀9</p><p>　　第三章.頻譜感知技術(shù)12</p><p>　

12、　3.1.單節(jié)點(diǎn)頻譜感知技術(shù)12</p><p>　　3.1.1.能量檢測(cè)13</p><p>　　3.1.2.匹配濾波器檢測(cè)15</p><p>　　3.1.3.循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)15</p><p>　　3.1.4.單節(jié)點(diǎn)頻譜感知小結(jié)16</p><p>　　3.2.多節(jié)點(diǎn)協(xié)作頻譜感知技術(shù)16<

13、/p><p>　　3.2.1.協(xié)作頻譜感知框架17</p><p>　　3.2.2.協(xié)作頻譜感知數(shù)據(jù)融合技術(shù)19</p><p>　　3.2.3.協(xié)作頻譜感知統(tǒng)計(jì)信號(hào)檢測(cè)理論21</p><p>　　3.3.干擾溫度檢測(cè)25</p><p>　　第四章 基于信譽(yù)的權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比的協(xié)作頻譜檢測(cè)算 </

14、p><p>　　4.1.認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)頻譜檢測(cè)安全性概述27</p><p>　　4.2.系統(tǒng)模型與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析30</p><p>　　4.3基于信譽(yù)的序貫似然比檢測(cè)算法31</p><p>　　4.3.1.信譽(yù)及權(quán)重更新32</p><p>　　4.3.2.權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)34</p>

15、<p>　　4.3.3.惡意用戶(hù)剔除35</p><p>　　4.3.4.算法流程35</p><p>　　4.3.仿真結(jié)果及分析37</p><p>　　第五章.總結(jié)……………42</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………43</p><p>　　附錄…………………..45</p>

16、<p>　　原文…………….45</p><p>　　致謝………….64</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　研究背景及意義</b></p><p>　　無(wú)線頻譜資源是一種珍貴的自然資源，隨著無(wú)線技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)，無(wú)線多媒體應(yīng)用等高數(shù)

17、據(jù)率需求的無(wú)線應(yīng)用已廣泛部署，無(wú)線應(yīng)用對(duì)頻譜需求也越來(lái)越高，在即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，所有物品都將通過(guò)無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線用戶(hù)數(shù)量將呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，這對(duì)頻譜的需求也將隨之增長(zhǎng)。如何利用有限的頻譜資源滿足各種無(wú)線的應(yīng)用頻譜需求已成為當(dāng)前熱門(mén)的研究課題。</p><p>　　現(xiàn)有的頻譜資源都是各國(guó)有關(guān)部門(mén)（如Federal Communications Commission）按照固定的頻譜分配方式給不同無(wú)線應(yīng)用分配合適的頻段。

18、固定的頻譜分配方式規(guī)范了無(wú)線頻譜使用權(quán)問(wèn)題，能防止不同應(yīng)用之間的干擾。但是這種頻譜分配方式缺乏靈活性。當(dāng)頻帶指定給固定授權(quán)用戶(hù)后，即使授權(quán)用戶(hù)沒(méi)有利用頻段，其他用戶(hù)也不能接入該頻段，這將造成頻譜資源的浪費(fèi)。根據(jù)FCC報(bào)告[1]，目前可用頻段大部分已經(jīng)分配完畢，可分配給新型無(wú)線應(yīng)用的空閑頻段將出現(xiàn)短缺，而各頻段的頻譜利用率僅在15%~85%之間（如圖1）。</p><p><b>　　圖 1 頻譜利用率

19、</b></p><p>　　物理頻譜資源的不足和頻譜資源利用率低下間的矛盾，促使人們探索新型頻譜接入方式。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)允許非授權(quán)用戶(hù)在不干擾授權(quán)用戶(hù)的情況下，動(dòng)態(tài)的接入授權(quán)頻段和授權(quán)用戶(hù)共享頻段，從而提高頻譜利用率。近年來(lái)，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)受到了學(xué)術(shù)和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，如IEEE成立了802.22工作組，以制定基于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的無(wú)線地域網(wǎng)（Wireless Regional Area Networ

20、ks）標(biāo)準(zhǔn)。目前認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)被認(rèn)為是下一代最熱門(mén)的無(wú)線技術(shù)之一。</p><p>　　頻譜感知是在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，認(rèn)知無(wú)線電必須能夠靈敏的感知外界環(huán)境，感知可利用頻譜空洞，為認(rèn)知用戶(hù)提供可利用頻段；檢測(cè)授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)，以避免對(duì)授權(quán)用戶(hù)的干擾。作為認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的必備技術(shù)，頻譜感知的研究對(duì)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。</p><p>　　本文的研究工作及章節(jié)安排&l

21、t;/p><p>　　本文主要研究目前認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知所采用的各種檢測(cè)技術(shù)，協(xié)作檢測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，分析協(xié)作頻譜感知過(guò)程中面臨的安全問(wèn)題，并提了一種強(qiáng)健的協(xié)作檢測(cè)算法。全文總體章節(jié)安排如下：第一章簡(jiǎn)要介紹了頻譜檢測(cè)的研究背景，并概述了本文研究工作。第二章我們簡(jiǎn)要概述認(rèn)知無(wú)線電的四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)及其研究現(xiàn)狀。第三章詳細(xì)介紹了三類(lèi)頻譜檢測(cè)方法：?jiǎn)喂?jié)點(diǎn)頻譜檢測(cè)、協(xié)作頻譜檢測(cè)和基于干擾溫度的檢測(cè)。第四章我們簡(jiǎn)要概述

22、了分布式協(xié)作頻譜面臨的安全問(wèn)題，并針對(duì)SSDF攻擊，提出了基于信譽(yù)的權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)算法。第五章總結(jié)全文。</p><p><b>　　認(rèn)知無(wú)線電概述</b></p><p>　　認(rèn)知無(wú)線電定義及特征</p><p>　　認(rèn)知無(wú)線技術(shù)是一種可以動(dòng)態(tài)利用頻譜資源的新型無(wú)線電技術(shù)，是由Mitlla III博士在其博士論文中首次提出。目前廣泛認(rèn)

23、可的認(rèn)知無(wú)線電定義主要有兩種： Haykin Simon和FCC對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的定義。</p><p>　　Haykin Simon[2]：“認(rèn)知無(wú)線電是一個(gè)智能無(wú)線通信系統(tǒng)，他可以感知外界環(huán)境，通過(guò)理解、學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)的改變某些操作參數(shù)（如傳輸功率、載波頻率、調(diào)制技術(shù)等）使其內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)接收到的無(wú)線信號(hào)的統(tǒng)計(jì)變化，以到達(dá)以下目的——任何時(shí)間，任何地點(diǎn)高度可靠的通信，及高效利用頻譜資源[2]”。</p>

24、<p>　　FCC的定義[1]：“認(rèn)知無(wú)線電是一種能根據(jù)與它的操作環(huán)境之間的交互來(lái)改變傳輸參數(shù)的無(wú)線電技術(shù)”。</p><p>　　從上述兩個(gè)定義，我們可以總結(jié)出認(rèn)知無(wú)線電的兩個(gè)主要特征：認(rèn)知能力，重配置能力。</p><p>　　認(rèn)知能力指認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)能夠從周?chē)h(huán)境中感知信息，這種信息不僅僅是簡(jiǎn)單的頻譜寬帶、功率等信息，而是一種更加精密的，能夠反映空間無(wú)線環(huán)境瞬時(shí)變化的信息。

25、認(rèn)知能力使認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)用戶(hù)能夠檢測(cè)出未被利用的頻譜，選擇出最佳的可利用的頻帶。認(rèn)知過(guò)程主要包含三個(gè)步驟（如圖2）：頻譜感知，頻譜決策和頻譜分析。頻譜感知，使用戶(hù)能檢測(cè)空間未利用的頻譜，監(jiān)視授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)；頻譜分析，是指對(duì)可用頻譜段的帶寬、信道質(zhì)量等信道信息的分析過(guò)程；頻譜決策，指根據(jù)用戶(hù)需求、QoS和可利用頻譜的特性等決定調(diào)制模型、帶寬、概率等參數(shù)。</p><p><b>　　圖 2 認(rèn)知循環(huán)<

26、;/b></p><p>　　重配置能力指認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)能夠根據(jù)其操作環(huán)境，在不改變?nèi)魏斡布那闆r下，動(dòng)態(tài)的調(diào)整自身傳輸參數(shù)（如操作頻率、調(diào)制方式、傳輸功率等）。使得認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)用戶(hù)可以隨時(shí)在所用頻譜空洞中選擇最好的信道接入，以更好的利用頻譜，提高頻譜利用率。</p><p><b>　　認(rèn)知無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)</b></p><p>　　

27、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是高度智能化的現(xiàn)代通信技術(shù)，它能檢測(cè)并動(dòng)態(tài)利用空間空閑頻譜。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，認(rèn)知無(wú)線用戶(hù)需要感知外界環(huán)境，調(diào)節(jié)自身傳輸參數(shù)，以在授權(quán)信道空閑時(shí)接入信道以避免對(duì)授權(quán)用戶(hù)的干擾。這個(gè)過(guò)程涉及到的技術(shù)主要有[3]：頻譜感知、頻譜移動(dòng)性、頻譜共享、頻譜管理。本節(jié)我們將詳細(xì)介紹這四種關(guān)鍵技術(shù)。</p><p><b>　　頻譜感知</b></p><p>　　頻譜

28、感知作為認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的主要組成部分，其主要任務(wù)是感知空間頻譜利用情況、檢測(cè)授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)，以防止對(duì)授權(quán)用戶(hù)的干擾、提高頻譜利用率。頻譜檢測(cè)可以分為單節(jié)點(diǎn)頻譜感知和多用戶(hù)協(xié)作感知。</p><p>　　單節(jié)點(diǎn)頻譜感知主要有能量檢測(cè)、匹配濾波器檢測(cè)、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)、波形檢測(cè)等。在應(yīng)用中，單節(jié)點(diǎn)頻譜感知的檢測(cè)性能可能受多徑衰落、陰影效應(yīng)等影響?，F(xiàn)有研究顯示，協(xié)作頻譜感知可以大大減輕多徑衰落、陰影相應(yīng)對(duì)頻譜感知準(zhǔn)確度

29、的影響，它能利用信號(hào)的空間分布特性，提高頻譜檢測(cè)性能，降低對(duì)設(shè)備的要求，但在協(xié)作頻譜檢測(cè)過(guò)程中需要額外的通信開(kāi)銷(xiāo)（如感知信息交換開(kāi)銷(xiāo)）。具體的頻譜感知技術(shù)我們將在第三章詳細(xì)介紹。</p><p><b>　　頻譜管理</b></p><p>　　在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，頻譜感知檢測(cè)到的空閑頻譜可能分布在很寬的范圍。由于無(wú)線環(huán)境的時(shí)變性，這些頻段所展示的特征也是時(shí)變的。由于

30、認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)需要選擇最佳的頻譜，以滿足用戶(hù)的QoS需求，因此，認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)全新的，能考慮動(dòng)態(tài)頻譜特性和用戶(hù)需求的頻譜管理技術(shù)。認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的頻譜管理技術(shù)分為圖2所示的頻譜感知、頻譜分析、頻譜決策，本小節(jié)我們將介紹其中的頻譜分析和頻譜決策兩部分。</p><p><b>　　頻譜分析</b></p><p>　　在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，可利用的頻譜空洞的特性是時(shí)

31、變的，頻譜分析可以使認(rèn)知用戶(hù)了解不同頻段的特性，以便用戶(hù)能選擇最好的頻段。在頻譜分析階段，認(rèn)知用戶(hù)需要對(duì)每個(gè)頻譜空洞的信道特征、授權(quán)用戶(hù)激活情況、頻譜帶寬信息等進(jìn)行分析。也即分析信道干擾、路徑衰落、無(wú)線鏈路錯(cuò)誤、鏈路延遲、信道占用時(shí)間等。目前關(guān)于頻譜分析的研究?jī)H僅只考慮信道容量的分析，而沒(méi)有將延遲、鏈路錯(cuò)誤、信道占有時(shí)間考慮進(jìn)去，如何綜合考慮上述這些特性的頻譜分析方案還有待研究。</p><p><b>

32、;　　頻譜決策</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)頻譜分析后，認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)了解了可用頻譜的特性，它能根據(jù)用戶(hù)的需求如數(shù)據(jù)傳輸速率、可接受的錯(cuò)誤率，延遲及傳輸模型等來(lái)選擇最佳的通信頻段。目前為止，頻譜決策依然是個(gè)未被充分研究的領(lǐng)域。</p><p><b>　　頻譜共享</b></p><p>　　認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)要求認(rèn)知用戶(hù)和授權(quán)用

33、戶(hù)在同一空間內(nèi)和諧共處，認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜共享技術(shù)是一種可以使認(rèn)知用戶(hù)能夠和該地區(qū)授權(quán)用戶(hù)實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾的頻譜資源共用的技術(shù)。現(xiàn)有的頻譜共享技術(shù)可按照網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、頻譜分配行為、頻譜接入技術(shù)分為三類(lèi)。</p><p><b>　　按網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分類(lèi)</b></p><p>　　按照這種分類(lèi)方式頻譜共享技術(shù)可以分為集中式頻譜共享和分布式頻譜共享。集中式頻譜共享技術(shù)網(wǎng)絡(luò)由控制中心和用

34、戶(hù)組成，其中控制中心實(shí)現(xiàn)頻譜資源分配和用戶(hù)接入控制，網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)將自己的感知信息發(fā)送到控制中心，由控制中心分配頻譜。分布式頻譜共享技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶(hù)都可以根據(jù)本地策略獨(dú)立的分配頻譜帶寬。</p><p><b>　　按頻譜接入行為分類(lèi)</b></p><p>　　按照這種分類(lèi)方式，頻譜共享技術(shù)可以分為協(xié)作頻譜共享技術(shù)和非協(xié)作頻譜共享技術(shù)。協(xié)作頻譜共享技術(shù)考慮每個(gè)用戶(hù)在

35、通信過(guò)程中對(duì)其它用戶(hù)的干擾和影響，每個(gè)用戶(hù)都與其他用戶(hù)共享信息。非協(xié)作頻譜共享技術(shù)是一種自私的頻譜共享技術(shù)，它只考慮自身的利益，而不考慮對(duì)其他用戶(hù)的干擾情況，這可能導(dǎo)致用戶(hù)之間的干擾，從而造成頻譜利用率的降低，但其對(duì)節(jié)點(diǎn)的通信要求相對(duì)較低。</p><p><b>　　按頻譜接入技術(shù)分類(lèi)</b></p><p>　　圖 3 填充式頻譜共享技術(shù)</p>&

36、lt;p>　　圖 4 墊底式頻譜共享技術(shù)</p><p>　　按頻譜接入技術(shù)分類(lèi)，頻譜共享技術(shù)可以分為填充式頻譜共享技術(shù)（ 圖3）和墊底式頻譜共享技術(shù)（圖4）; 其中圖3和4中PU指Primary Use，即授權(quán)用戶(hù)；SU為Seconder User，即認(rèn)知用戶(hù)；橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為功率譜密度。</p><p>　　填充式頻譜共享技術(shù)指認(rèn)知用戶(hù)可以較大功率利用未被授權(quán)用戶(hù)利用的空閑

37、頻段接入網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)授權(quán)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，認(rèn)知用戶(hù)切換到其他頻段。由于認(rèn)知用戶(hù)所用總是利用無(wú)授權(quán)信號(hào)存在的空閑頻段，所以認(rèn)知用戶(hù)不會(huì)干擾授權(quán)用戶(hù)的正常通信，目前這種頻譜共享技術(shù)被認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)采用。</p><p>　　墊底式頻譜共享技術(shù)是指認(rèn)知用戶(hù)以很低的功率（通過(guò)擴(kuò)頻技術(shù)），利用較寬的頻帶接入網(wǎng)絡(luò)。由于認(rèn)知用戶(hù)接入頻帶的功率小于授權(quán)用戶(hù)可接受的干擾門(mén)限，授權(quán)用戶(hù)把認(rèn)知用戶(hù)傳輸?shù)男盘?hào)當(dāng)成噪聲處理。而噪聲的門(mén)限不超過(guò)授權(quán)用

38、戶(hù)可接受的噪聲門(mén)限，因此所以可以認(rèn)為認(rèn)知用戶(hù)不過(guò)干擾授權(quán)用戶(hù)正常通信。目前墊底式頻譜共享技術(shù)現(xiàn)以廣泛應(yīng)用在Ultra-wide Bandwidth(UWB)無(wú)線通信中。</p><p><b>　　頻譜移動(dòng)性</b></p><p><b>　　圖 5 頻譜移動(dòng)性</b></p><p>　　認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)要求認(rèn)知用戶(hù)可以

39、動(dòng)態(tài)的選擇最佳的頻段通信，因此認(rèn)知用戶(hù)必須能捕獲最優(yōu)頻段，并切換其操作頻段。頻譜移動(dòng)性也就是認(rèn)知用戶(hù)切換其操作頻率的過(guò)程，即頻譜切換，其切換過(guò)程如圖5所示。</p><p>　　在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)認(rèn)知用戶(hù)當(dāng)前所操作的頻段的信道狀況變壞，或者授權(quán)用戶(hù)出現(xiàn)時(shí)，認(rèn)知用戶(hù)需要將其工作頻段切換到其它合適的頻段。為實(shí)現(xiàn)平滑的頻譜切換，盡可能減小網(wǎng)絡(luò)性能在頻譜切換過(guò)程中的衰減，現(xiàn)有研究提出了跨層頻譜移動(dòng)管理協(xié)議，這種協(xié)議可

40、以適應(yīng)于各種不同應(yīng)用協(xié)議下的移動(dòng)管理。如使TCP連接在頻譜切換過(guò)程中處于等待狀態(tài)，在FTP應(yīng)用中，該協(xié)議能夠在頻譜切換過(guò)程中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包等。</p><p><b>　　認(rèn)知無(wú)線電研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　自1999年Mitola III博士1999年在其博士論文首次提出認(rèn)知無(wú)線電概念，短短十年，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)就有了跨越式發(fā)展。目前為止，雖然真正意義上實(shí)際應(yīng)

41、用的的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)還不存在，但是認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中動(dòng)態(tài)接入頻譜的思想已經(jīng)影響了很多其它無(wú)線應(yīng)用領(lǐng)域，如在IEEE 802.11a 5GHz頻段采用了認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中的動(dòng)態(tài)頻率選擇和功率控制機(jī)制。隨著研究的深入，相信在不久的將來(lái)，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)得到的被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)政策的支持，近年來(lái)，各國(guó)頻譜管理部門(mén)大力支持認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展。如2004年美國(guó)FCC建議非授權(quán)用戶(hù)在不干擾授權(quán)用戶(hù)

42、的條件下，可以利用TV廣播頻段，IEEE成立IEEE 802.22工作組，致力于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在TV廣播頻段的無(wú)線地域網(wǎng)（Wireless Regional Area Networks）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定，國(guó)內(nèi)外大學(xué)科研機(jī)構(gòu)也紛紛加入認(rèn)知無(wú)線電領(lǐng)域研究。</p><p>　　目前，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)研究有了較大進(jìn)展，各研究機(jī)構(gòu)和院校提出了一系列的網(wǎng)絡(luò)模型，下面我們將簡(jiǎn)單介紹目前主要的幾種認(rèn)知無(wú)線電模型。</p>

43、;<p>　　IEEE 802.22</p><p>　　IEEE 802.22第一個(gè)基于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的第一個(gè)全球性無(wú)線地域網(wǎng)（Wireless Regional Area Networks WRAN）標(biāo)準(zhǔn)。802.22系統(tǒng)是一種基于基站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它利用UHF/VHF 電視廣播頻段（54-862MHz）, 提供一個(gè)固定的點(diǎn)到多點(diǎn)的空中接口，802.22系統(tǒng)的頻帶利用率范圍為0.5到5 bit/(

44、sec/Hz)，平均頻譜利用率為3 bit/(sec/Hz)。最大覆蓋范圍為100Km，典型范圍為33Km。它主要為農(nóng)村地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。</p><p>　　CORVUS（虛擬非授權(quán)認(rèn)知無(wú)線電用戶(hù)系統(tǒng)）</p><p>　　CORVUS是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校Brodersen教授提出，該系統(tǒng)通過(guò)協(xié)作的方式實(shí)現(xiàn)頻譜檢測(cè)和信道分配。在系統(tǒng)中，多個(gè)認(rèn)知用戶(hù)構(gòu)成認(rèn)知用戶(hù)群，用戶(hù)群群內(nèi)的節(jié)點(diǎn)以a

45、d hoc的方式進(jìn)行通信。不同用戶(hù)群之間的用戶(hù)不能直接通信。用戶(hù)群內(nèi)用戶(hù)通過(guò)通用的控制信道交換感知信息，建立次級(jí)用戶(hù)通信鏈路。CORVUS是基于傳統(tǒng)的OSI/ISO協(xié)議結(jié)構(gòu)，主要設(shè)計(jì)到物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。其中物理層包含：頻頻普感知、數(shù)據(jù)傳輸、信道估計(jì)三個(gè)模塊，數(shù)據(jù)鏈路層包含：組管理、鏈路管理、MAC模塊[4]。</p><p><b>　　頻譜池系統(tǒng)</b></p><p

46、>　　頻譜池系統(tǒng)是基于正交頻分復(fù)用的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它主要包含認(rèn)知無(wú)線電基站和認(rèn)知移動(dòng)用戶(hù)。它是由德國(guó)Karlsruhe大學(xué)的Fiedrich Jondral教授提出。其主要思想是將分配給授權(quán)用戶(hù)的空閑頻譜合成一個(gè)公共的頻譜池。在感知階段，各認(rèn)知移動(dòng)用戶(hù)檢測(cè)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，由基站做最終的頻譜決策。然后通過(guò)基站將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給移動(dòng)用戶(hù)?，F(xiàn)階段有關(guān)頻譜池系統(tǒng)物理層接入、調(diào)度、頻譜切換還有待研究。</p><p&

47、gt;　　認(rèn)知無(wú)限電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還有端到端可重配置（E2R：End to End Reconfigurability）、DIMSUMnet、OCRA network、DRiVe/OverDRiVE等。</p><p>　　自認(rèn)知無(wú)線電概念提出起，國(guó)內(nèi)院校（主要包括清華大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京郵電大學(xué)、電子科技大學(xué)等）及科研機(jī)構(gòu)就開(kāi)始了對(duì)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的研究。國(guó)家科技、教育部門(mén)也大力支持在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的研究，如20

48、05年國(guó)家863項(xiàng)目首次支持了認(rèn)知無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)的研究，2007年認(rèn)知無(wú)線點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究受到國(guó)家973項(xiàng)目支持，在每年的國(guó)家自然科學(xué)基金中認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)有關(guān)項(xiàng)目數(shù)量逐步增加。</p><p>　　近年來(lái)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)受到廣泛的關(guān)注，其協(xié)議算法、理論、網(wǎng)絡(luò)框架有了長(zhǎng)足的發(fā)展，然而從理論到實(shí)踐應(yīng)用，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)依然面臨諸多挑戰(zhàn)，很多關(guān)鍵技術(shù)還有待發(fā)展完善。</p><p><b>

49、　　頻譜感知技術(shù)</b></p><p>　　頻譜感知是認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)之一，如2.2.1節(jié)所述。認(rèn)知無(wú)線電能夠感知周?chē)h(huán)境變化，檢測(cè)頻譜空洞為認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)提供可利用頻段，監(jiān)視授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)，以避免對(duì)授權(quán)用戶(hù)的干擾。總的來(lái)說(shuō)頻譜感知技術(shù)[5]可以分為單節(jié)點(diǎn)頻譜感知、協(xié)作感知和基于干擾溫度的檢測(cè)，如圖6所示。本章我們將詳細(xì)介紹這三種頻譜感知技術(shù)。</p><p>　　圖 6 頻譜

50、感知技術(shù)</p><p><b>　　單節(jié)點(diǎn)頻譜感知技術(shù)</b></p><p>　　單節(jié)點(diǎn)頻譜感知技術(shù)又叫非協(xié)作頻譜感知技術(shù)，它是單個(gè)認(rèn)知無(wú)線用戶(hù)對(duì)授權(quán)用戶(hù)發(fā)送信號(hào)的檢測(cè)。單節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的基本數(shù)學(xué)模型如下：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　其中，為高斯白噪聲，為信道

51、增益，為授權(quán)用戶(hù)信號(hào)。當(dāng)無(wú)授權(quán)用戶(hù)時(shí)為，有信號(hào)時(shí)檢測(cè)為。現(xiàn)有的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)主要有：能量檢測(cè)、匹配濾波器檢測(cè)和靜態(tài)循環(huán)特征檢測(cè)，下面分別介紹這三種單節(jié)點(diǎn)頻譜檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)。</p><p><b>　　能量檢測(cè)</b></p><p>　　如果接收機(jī)不能收集到足夠的授權(quán)用戶(hù)信號(hào)的信息，則能量檢測(cè)是最佳的檢測(cè)方式。能量檢測(cè)也即輻射檢測(cè)，由于不需要授權(quán)用戶(hù)信號(hào)特征、應(yīng)用方便、

52、計(jì)算要求低等優(yōu)勢(shì)，能量檢測(cè)是目前認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究中應(yīng)用最廣泛的單節(jié)點(diǎn)感知技術(shù)。</p><p>　　能量檢測(cè)過(guò)程[6]如圖7所示，能量檢測(cè)器首先將檢測(cè)信號(hào)通過(guò)帶寬為W的帶通濾波器，然后經(jīng)過(guò)平方、積分后與門(mén)限值比較，以判斷授權(quán)用戶(hù)存在與否。</p><p>　　圖 7 能量檢測(cè)原理圖</p><p>　　現(xiàn)有研究對(duì)能量檢測(cè)已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究。能量檢測(cè)在非衰落信道和各

53、種衰落信道（瑞利信道、賴(lài)斯信道、Nakagami信道等）的檢測(cè)概率（）和虛警概率（）已經(jīng)有了閉合的公式描述[7]。</p><p><b>　　高斯非衰落信道中：</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p&

54、gt;　　其中其中為信噪比SNR，和分別為完整和非完整伽馬函數(shù)，為時(shí)間帶寬積。</p><p><b>　　瑞利信道：</b></p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　由于在無(wú)授權(quán)信號(hào)時(shí)，只有噪聲（如式3.1所示），各種不同信道虛警概率相同且都為式3.3。在matlab仿真中我們采用尼曼-皮爾遜

55、準(zhǔn)則，固定檢測(cè)終端接收到的授權(quán)信號(hào)信噪比為5db，信道帶寬積u=5。分別在高斯白噪聲信道，和瑞利信道下，通過(guò)100000蒙特卡洛檢測(cè)的結(jié)果如下（sim 為實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果， theory為根據(jù)相應(yīng)信道檢測(cè)準(zhǔn)確率公式計(jì)算得出），實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖 8）顯示，理論值ROC曲線和實(shí)際檢測(cè)ROC曲線一致：</p><p>　　圖 8 不同信道下能量檢測(cè)仿真與理論圖</p><p><b>　　匹配

56、濾波器檢測(cè)</b></p><p>　　如果接收機(jī)已知授權(quán)用戶(hù)信號(hào)特征，在高斯信道中匹配濾波器能夠最大化接受到信號(hào)的信噪比，這種情況下匹配濾波器是最佳的檢測(cè)探測(cè)器。匹配濾波器最大的優(yōu)點(diǎn)是，由于解調(diào)載波于信號(hào)的相關(guān)性，它能夠在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的增益，但是它必須預(yù)先知道授權(quán)用戶(hù)的信號(hào)特征（如調(diào)制方式、調(diào)制階數(shù)、脈沖波形等）。匹配濾波器在不知道授權(quán)信號(hào)特征的情況下的檢測(cè)性能是非常糟糕的。而在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)

57、絡(luò)中，授權(quán)用戶(hù)信號(hào)的特征往往是很難預(yù)先知道的。因此在認(rèn)知無(wú)限電網(wǎng)絡(luò)中匹配濾波器檢測(cè)幾乎沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。</p><p><b>　　循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)</b></p><p>　　調(diào)制信號(hào)一般都需要經(jīng)過(guò)載波、脈沖序列調(diào)制、調(diào)頻、循環(huán)前綴等耦合處理，因此調(diào)制信號(hào)的平均值和自相關(guān)函數(shù)都具有周期性，也即靜態(tài)循環(huán)特性。循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)中，這些特征可以檢測(cè)出來(lái)。由于噪聲是寬帶、靜態(tài)

58、非相關(guān)信號(hào)，而調(diào)制信號(hào)是周期和自相關(guān)信號(hào)，因此在循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)中可以將噪聲功率和信號(hào)功率分離，這是自相關(guān)檢測(cè)的最大優(yōu)勢(shì)。循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)在噪聲功率不確定性方面具有更強(qiáng)的抵抗性。但是這種強(qiáng)抵抗性需要更高的計(jì)算復(fù)雜度和更長(zhǎng)的觀察時(shí)間。</p><p>　　單節(jié)點(diǎn)頻譜檢測(cè)技術(shù)除了上述三種檢測(cè)方法外還有波形檢測(cè)、基于小波分析的頻譜檢測(cè)、似然比檢測(cè)等。但能量檢測(cè)，匹配濾波器檢測(cè)和循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)是單節(jié)點(diǎn)檢測(cè)算法中使用頻率

59、最高的檢測(cè)。</p><p><b>　　單節(jié)點(diǎn)頻譜感知小結(jié)</b></p><p>　　本節(jié)我們?cè)敿?xì)介紹了能量檢測(cè)，簡(jiǎn)單概述了匹配濾波器檢測(cè)和循環(huán)平穩(wěn)特性檢測(cè)，總的來(lái)說(shuō)，我們將這三種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)概括如表1所示：</p><p>　　表 1 單節(jié)點(diǎn)頻譜感知方法比較</p><p>　　多節(jié)點(diǎn)協(xié)作頻譜感知技術(shù)</

60、p><p>　　在單節(jié)點(diǎn)頻譜感知技術(shù)中，頻譜檢測(cè)主要是依靠本地頻譜檢測(cè)器進(jìn)行頻譜檢測(cè)，但是這種檢測(cè)方式檢測(cè)準(zhǔn)確度不高，而且其檢測(cè)性能受多徑衰落、陰影、隱藏終端問(wèn)題（圖9）干擾嚴(yán)重。協(xié)作頻譜檢測(cè)就是為解決這些問(wèn)題而提出的檢測(cè)技術(shù)。協(xié)作檢測(cè)要求各個(gè)本地檢測(cè)器共享本地檢測(cè)結(jié)果，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)融合技術(shù)，將本地檢測(cè)結(jié)果融合，得到最終的檢測(cè)結(jié)果。其目的是盡可能的提高頻譜感知的準(zhǔn)確度，減少多徑衰落、陰影、隱藏終端問(wèn)題對(duì)檢測(cè)性能的影

61、響。本節(jié)我們將從協(xié)作檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)框架、協(xié)作檢測(cè)數(shù)據(jù)融合技術(shù)、協(xié)作檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)理論三方面詳細(xì)介紹協(xié)作頻譜檢測(cè)技術(shù)。</p><p>　　圖 9 頻譜感知中隱藏終端與多徑衰落</p><p><b>　　協(xié)作頻譜感知框架</b></p><p>　　為了頻譜感知分析的方便，我們根據(jù)認(rèn)知用戶(hù)共享頻譜感知信息的方式，將協(xié)作頻譜感知網(wǎng)絡(luò)[8]分為集中式協(xié)作感

62、知、分布式協(xié)作感知和轉(zhuǎn)發(fā)式協(xié)作感知（如圖10）。</p><p>　　圖 10 協(xié)作頻譜感知框架</p><p><b>　　集中式協(xié)作感知</b></p><p>　　在集中式協(xié)作頻譜感知框架包含授權(quán)用戶(hù)、認(rèn)知用戶(hù)及聚合中心，其中聚合中心控制整個(gè)協(xié)作頻譜感知過(guò)程。首先，聚合中心選擇感興趣的信道或者頻帶，控制認(rèn)知用戶(hù)獨(dú)立的檢測(cè)頻帶利用情況。其次

63、，所有的認(rèn)知用戶(hù)通過(guò)控制信道將本地檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到聚合中心，聚合中心采用適合的數(shù)據(jù)融合技術(shù)將本地檢測(cè)結(jié)果融合，產(chǎn)生最終的檢測(cè)結(jié)果。最后，聚合中心將最終的檢測(cè)結(jié)果通過(guò)控制信道分發(fā)到各認(rèn)知用戶(hù)。在圖10a中，CR0是聚合中心。CR1-CR5為認(rèn)知用戶(hù)。在信道感知階段，所有認(rèn)知用戶(hù)轉(zhuǎn)向選擇的信道或頻帶（稱(chēng)為感知信道）與授權(quán)用戶(hù)建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路，觀察授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)。在本地感知信息傳輸階段，所用認(rèn)知用戶(hù)通過(guò)（回傳信道）將本地檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到聚合中心。

64、值得注意的是，集中式協(xié)作檢測(cè)可以適用于集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，也可以適用于分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，基站可以充當(dāng)聚合中心。而在分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，任何一個(gè)認(rèn)知用戶(hù)都可以被選作為聚合中心。</p><p><b>　　分布式協(xié)作感知</b></p><p>　　和集中式協(xié)作頻譜感知不同，分布式協(xié)作感知最終檢測(cè)結(jié)果不依賴(lài)于聚合中心，認(rèn)知用戶(hù)通過(guò)與其他用戶(hù)交互本地感知結(jié)果，

65、最后通過(guò)融合可利用的相鄰認(rèn)知用戶(hù)的頻譜感知信息來(lái)獲得最終的頻譜檢測(cè)結(jié)果。在圖10b 中，CR1-CR5首先進(jìn)行本地檢測(cè)，然后和它周?chē)行ㄐ欧秶鷥?nèi)的認(rèn)知用戶(hù)交換感知信息。每個(gè)用戶(hù)將本地感知信息發(fā)送給其他用戶(hù)，同時(shí)采用分布式的算法從其它認(rèn)知用戶(hù)獲得感知信息，并形成本地最終的檢測(cè)結(jié)果。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)發(fā)式協(xié)作感知</b></p><p>　　出了分布式協(xié)作

66、感知和集中式協(xié)作感知外，頻譜感知的第三種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是轉(zhuǎn)發(fā)式協(xié)作感知[9, 10]。這種協(xié)作感知主要是應(yīng)用在感知信道和回傳信道兩個(gè)信道中有一個(gè)狀態(tài)不佳的情景，如一個(gè)認(rèn)知用戶(hù)有較差感知信道和較強(qiáng)的回傳信道，另一個(gè)認(rèn)知用戶(hù)有較差的回傳信道和較好的感知信道。如圖10c，CR1、CR4、CR5能夠檢測(cè)到較強(qiáng)的授權(quán)用戶(hù)信號(hào)，而他們的回傳信道信號(hào)較弱。而CR2和CR2在回傳信道上信號(hào)較強(qiáng)，因此CR2和CR3可以作為CR11、CR4、CR5將感知結(jié)果發(fā)送

67、到聚合中心的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。這樣，能夠檢測(cè)到較強(qiáng)授權(quán)信號(hào)的認(rèn)知用戶(hù)將感知結(jié)果發(fā)送給有強(qiáng)的回傳信號(hào)的認(rèn)知用戶(hù)，有較強(qiáng)回傳信號(hào)的認(rèn)知用戶(hù)再將感知信息發(fā)送到聚合中心，這種方式能夠減少由于信道原因造成的感知信息在傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。從而提高協(xié)作頻譜感知的準(zhǔn)確性。</p><p>　　協(xié)作頻譜感知數(shù)據(jù)融合技術(shù)</p><p>　　數(shù)據(jù)融合技術(shù)是協(xié)作頻譜檢測(cè)的重要組成部分，在協(xié)作感知中，回傳感知結(jié)果的數(shù)據(jù)類(lèi)型

68、、大小根據(jù)其回傳信道帶寬不同而不同。我們根據(jù)回傳到聚合中心或分布式協(xié)作感知網(wǎng)絡(luò)中其他相鄰節(jié)點(diǎn)的本地感知結(jié)果的所需要的控制信道帶寬，將融合技術(shù)分為軟融合技術(shù)和硬融合技術(shù)。其中軟融合是指認(rèn)知用戶(hù)將本地感知樣本完全發(fā)送給聚合中心，融合中心采用全部的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)做數(shù)據(jù)融合，硬融合技術(shù)是指認(rèn)知用戶(hù)首先做本地檢測(cè)，然后向聚合中心發(fā)送1比特的感知結(jié)果，融合中心采用這些1bit數(shù)據(jù)來(lái)融合得到最終檢測(cè)結(jié)果。研究表明軟融合技術(shù)由于能夠利用所有的檢測(cè)信息，

69、其檢測(cè)準(zhǔn)確度是最高的。硬決策由于在本地檢測(cè)中丟失部分感知信息，因此其頻譜檢測(cè)準(zhǔn)確率相對(duì)較低。但是軟融合技術(shù)在感知信息交互過(guò)程中，需要交互的感知信息數(shù)量相對(duì)較多，這將造成信道利用率的降低。而硬融合技術(shù)只交互1bit的信息，所以其回傳信道占用帶寬較低。</p><p><b>　　硬融合技術(shù)</b></p><p>　　當(dāng)本地二進(jìn)制檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到聚合中心，聚合中心將采用合

70、適的聚合準(zhǔn)則來(lái)獲得最終的檢測(cè)結(jié)果。常見(jiàn)的硬融合準(zhǔn)則有：AND、OR和K-out-of-N準(zhǔn)則。我們假設(shè)為第個(gè)認(rèn)知用戶(hù)的本地檢測(cè)結(jié)果，為最終的檢測(cè)結(jié)果。其中，1表示檢測(cè)頻段授權(quán)用戶(hù)存在，而0表示檢測(cè)頻段空閑。當(dāng)采用AND準(zhǔn)則時(shí)，只有當(dāng)所有認(rèn)知用戶(hù)的本地檢測(cè)結(jié)果都為1時(shí)，最終檢測(cè)結(jié)果。采用OR準(zhǔn)則時(shí)，只要有一個(gè)認(rèn)知用戶(hù)的檢測(cè)結(jié)果為1是，最終檢測(cè)結(jié)果。三種硬判決中，AND和OR準(zhǔn)則是K-out-of-N的兩個(gè)特例，即，當(dāng)K=N時(shí)為AND準(zhǔn)則，

71、K=1時(shí)為OR準(zhǔn)則。K-out-of-N檢測(cè)的虛警概率和檢測(cè)概率表達(dá)式如下：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　將表達(dá)式（3.5）和（3.6）中K換為1或N就是OR準(zhǔn)則和AND準(zhǔn)則的表達(dá)式。相關(guān)研究表明，當(dāng)協(xié)作認(rèn)知用戶(hù)數(shù)量較多時(shí)，OR準(zhǔn)則有較

72、好的檢測(cè)性能，當(dāng)用戶(hù)數(shù)量較少時(shí)AND準(zhǔn)則有較好的檢測(cè)性能。</p><p><b>　　軟融合技術(shù) </b></p><p>　　傳統(tǒng)的軟融合技術(shù)主要有等增益合并（EGC）、最大比值合并（MRC）和選擇式合并(SC)。增益合并是指聚合中心等權(quán)重的采用所用認(rèn)知用戶(hù)感知信息進(jìn)行判決的技術(shù)，這種聚合技術(shù)在當(dāng)每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)檢測(cè)到的信號(hào)信噪比相同時(shí)是最佳聚合方式。最大比值合并是聚

73、合過(guò)程中為每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)的感知信息乘以適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)再進(jìn)行判決的技術(shù)。選擇式合并是聚合中心選擇接受信號(hào)信噪比最大的認(rèn)知用戶(hù)的感知信息進(jìn)行判決的技術(shù)。參考文獻(xiàn)[7]利用能量檢測(cè)詳細(xì)分析了這三種軟融合方式在瑞麗衰落信道下的性能，結(jié)果顯示EGC和單節(jié)點(diǎn)能量檢測(cè)相比可以獲得兩個(gè)數(shù)量級(jí)的檢測(cè)增益，而SC和MRC有近一個(gè)數(shù)量級(jí)的檢測(cè)增益。</p><p>　　協(xié)作頻譜感知統(tǒng)計(jì)信號(hào)檢測(cè)理論</p><p>

74、;　　統(tǒng)計(jì)信號(hào)檢測(cè)理論是主要研究隨機(jī)信號(hào)在干擾環(huán)境中信號(hào)檢測(cè)及其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的理論，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是統(tǒng)計(jì)判決理論。認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知就是統(tǒng)計(jì)檢測(cè)理論中二元信號(hào)檢測(cè)，其檢測(cè)模型如圖11： </p><p>　　圖 11 二元信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)模型</p><p>　　信源輸出有兩種情況或，其中指新源不發(fā)送信號(hào)，指新源發(fā)送信號(hào)；接受端需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、判決以檢測(cè)信道的利用情況。在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜檢測(cè)就

75、是授權(quán)信號(hào)檢測(cè)判決過(guò)程，其常用的統(tǒng)計(jì)信號(hào)檢測(cè)理論有貝葉斯準(zhǔn)則、尼曼-皮爾遜準(zhǔn)則和序貫檢測(cè)，本節(jié)我們將詳細(xì)介紹三種檢測(cè)理論。</p><p><b>　　貝葉斯準(zhǔn)則</b></p><p>　　在信號(hào)判決中可能出現(xiàn)4中判決結(jié)果，其中表示信源發(fā)送信號(hào)狀態(tài)，表示信源發(fā)送信號(hào)，反之不發(fā)送信號(hào)，為檢測(cè)結(jié)果，表示檢測(cè)到新信道中授權(quán)信號(hào)，反之沒(méi)有檢測(cè)到信號(hào)。判決節(jié)結(jié)果是評(píng)價(jià)檢測(cè)性能

76、的重要指標(biāo)，但是僅考慮是不夠的。如在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，相關(guān)政策規(guī)定，非授權(quán)用戶(hù)不能對(duì)授權(quán)用戶(hù)造成干擾。在頻譜檢測(cè)中，如果檢測(cè)結(jié)果為，即當(dāng)授權(quán)信號(hào)存在時(shí)，如果認(rèn)知用戶(hù)沒(méi)有檢測(cè)到授權(quán)信號(hào)的存在，認(rèn)知用戶(hù)將接入該授權(quán)頻段，這將嚴(yán)重干擾授權(quán)用戶(hù)的正常通信。為解決這種問(wèn)題，貝葉斯準(zhǔn)則考慮到每種判決所付出的代價(jià)一般是不一樣的，為每種判決引入了代價(jià)因子，代價(jià)因子表示假設(shè)為真時(shí)，判決為所付出的代價(jià)。越不希望出現(xiàn)的判決結(jié)果分配的代價(jià)因子越高。因此在頻譜檢

77、測(cè)中，為減少認(rèn)知用戶(hù)對(duì)授權(quán)用戶(hù)的干擾，也即使概率盡可能低，我們可以分配給這種判一個(gè)較大的代價(jià)因子。顯然合理的代價(jià)因子應(yīng)滿足，。</p><p>　　貝葉斯準(zhǔn)則就是在假設(shè)先驗(yàn)概率和代價(jià)因子已知的條件下使平均代價(jià)最小的準(zhǔn)則，其判決式如下：</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　其中為判決結(jié)果，和為信源發(fā)送信號(hào)或空閑的概

78、率。</p><p><b>　　尼曼-皮爾遜準(zhǔn)則</b></p><p>　　在貝葉斯準(zhǔn)則中，我們必須事先知道先驗(yàn)概率，為各種判決分配合適的代價(jià)因子。但是在實(shí)際信號(hào)檢測(cè)中我們可能即不知道先驗(yàn)概率，也無(wú)法分配合適的代價(jià)因子。為適應(yīng)這種情況，并考慮到在檢測(cè)中，人們最關(guān)心的是和的概率，希望盡可能小而盡可能大，但在信噪比一定時(shí)，增大，判決門(mén)限將降低，這將使也隨著增大。為此人

79、們提出了尼曼—皮爾遜準(zhǔn)則（N-P準(zhǔn)則），N-P準(zhǔn)則就是在虛警概率約束條件下，使正確判決概率最大的準(zhǔn)則。</p><p>　　N-P準(zhǔn)則不依賴(lài)于先驗(yàn)概率和代價(jià)因子，但是它需要預(yù)先知道信源在發(fā)送信號(hào)或空閑時(shí)信號(hào)服從的概率分布。其次在檢測(cè)中，需要預(yù)先設(shè)置最大可接受的虛警概率或漏檢概率值。通過(guò)其中一個(gè)值可以計(jì)算得出使另一個(gè)檢測(cè)概率最小的門(mén)限值。其判決表達(dá)式為:</p><p><b>　

80、　(3.8)</b></p><p><b>　　序貫檢測(cè)</b></p><p>　　前面討論的兩種檢測(cè)理論都是觀察次數(shù)固定的檢測(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中，如果檢測(cè)到的信號(hào)信噪比足夠大，我們只需要較少的觀測(cè)次數(shù)就可以做出正確的判決。序貫檢測(cè)的觀測(cè)樣本數(shù)是不固定，它依次對(duì)獲得的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如滿足判決條件則做出判決，結(jié)束這次檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)。序貫檢測(cè)最大的優(yōu)勢(shì)

81、是：它能提供最大可接受虛警概率和漏檢概率的邊界，在滿足這些指標(biāo)的同時(shí)，所需要的樣本數(shù)最少，平均檢測(cè)時(shí)間最短。其檢測(cè)過(guò)程如下為，當(dāng)前n-1次不能獲得滿足指標(biāo)的判決數(shù)據(jù)，則繼續(xù)第n次檢測(cè)，第n檢測(cè)變量更新如下：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　其中 n小于總樣本數(shù)。根據(jù)以下判決條件做出判決：</p><p>&l

82、t;b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　其中和。</b></p><p><b>　　干擾溫度檢測(cè)</b></p><p>　　圖 12 干擾溫度模型</p><p>　　傳統(tǒng)的干擾被看成是發(fā)射機(jī)為中心的干擾，即可以通過(guò)控制發(fā)射機(jī)的功率、發(fā)射機(jī)位置等方式來(lái)減少

83、對(duì)接受段的干擾。然而實(shí)際應(yīng)用中，干擾的測(cè)量是在接收端進(jìn)行的，接收端的干擾可能由于其他干擾源的出現(xiàn)造成的，發(fā)送端得干擾控制可能不在適應(yīng)。為解決這種不對(duì)稱(chēng)的干擾機(jī)制，美國(guó)FCC提出了一種新型的管理和量化干擾的模型，即干擾溫度。這種干擾模型（如圖12），使得人們從傳統(tǒng)的對(duì)發(fā)射機(jī)的干擾控制轉(zhuǎn)向發(fā)射機(jī)和接收機(jī)以自適應(yīng)交互方式進(jìn)行的實(shí)時(shí)控制。干擾溫度提供了在特定地點(diǎn)和頻段，接收機(jī)可接受的最大干擾。在干擾溫度模型中，在接收側(cè)進(jìn)行干擾溫度測(cè)量，任何信號(hào)

84、對(duì)接收端的干擾超過(guò)其干擾門(mén)限都是對(duì)系統(tǒng)有害的。對(duì)于一個(gè)給定的頻段，只要非授權(quán)用戶(hù)對(duì)授權(quán)用戶(hù)的干擾不超過(guò)干擾門(mén)限，它們就可以利用這個(gè)頻段，干擾溫度對(duì)第二用戶(hù)的功率起到了限制作用。目前干擾溫度檢測(cè)模型主要應(yīng)用在采用墊底式頻譜共享方式的通信技術(shù)中，如UWB系統(tǒng)。</p><p>　　干擾溫度檢測(cè)模型應(yīng)用在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中，存在不小挑戰(zhàn)。目前沒(méi)有任何有效測(cè)量授權(quán)用戶(hù)干擾的方法，由于授權(quán)用戶(hù)接收端被動(dòng)的接受信號(hào)，而認(rèn)知用戶(hù)

85、無(wú)法知道授權(quán)用戶(hù)接收端的準(zhǔn)確位置，所以認(rèn)知用戶(hù)無(wú)法測(cè)量到它們的傳輸對(duì)授權(quán)用戶(hù)接受機(jī)的影響。即對(duì)授權(quán)用戶(hù)干擾溫度的測(cè)量是不可行的，因此在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，干擾溫度基本沒(méi)有得到應(yīng)用，它主要應(yīng)用在UWB技術(shù)中。</p><p>　　基于信譽(yù)的權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比的協(xié)作頻譜檢測(cè)算法</p><p>　　認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)頻譜檢測(cè)安全性概述</p><p>　　協(xié)作頻譜檢測(cè)可以使認(rèn)

86、知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)更加準(zhǔn)確的檢測(cè)到可用頻段或授權(quán)用戶(hù)的出現(xiàn)。協(xié)作頻譜檢測(cè)將各個(gè)認(rèn)知用戶(hù)的感知信息集中并融合得到最終的感知結(jié)果。然而在協(xié)作檢測(cè)中，一些認(rèn)知用戶(hù)為獲得比其他認(rèn)知用戶(hù)更高的接入權(quán)，它們可能在系統(tǒng)頻譜感知期間發(fā)送模擬的授權(quán)用戶(hù)信號(hào)，或者在沒(méi)有檢測(cè)到授權(quán)信號(hào)時(shí)發(fā)送授權(quán)信號(hào)存在的感知信息，試圖使聚合最終結(jié)果判定為授權(quán)信號(hào)存在，使其他用戶(hù)不能利用該信道，以避免頻帶接入的競(jìng)爭(zhēng)。上例中在系統(tǒng)感知期間發(fā)送模擬的授權(quán)用戶(hù)信號(hào)也即模擬授權(quán)用戶(hù)攻擊，而

87、發(fā)送錯(cuò)誤感知信息的攻擊也叫拜占庭攻擊 或數(shù)據(jù)混淆攻擊，本節(jié)我們主要介紹認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)頻譜檢測(cè)面臨的兩個(gè)安全問(wèn)題：頻譜感知數(shù)據(jù)混淆攻擊和模擬授權(quán)用戶(hù)攻擊，及現(xiàn)有文獻(xiàn)針對(duì)這兩種攻擊提出的解決方案。</p><p>　　模擬授權(quán)用戶(hù)攻擊（Incumbent Emulation Attacks IE）</p><p>　　認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，如果在授權(quán)頻帶檢測(cè)到授權(quán)用戶(hù)存在，認(rèn)知用戶(hù)將避免接入此頻段

88、。如果在授權(quán)頻帶沒(méi)有檢測(cè)到授權(quán)用戶(hù)存在或者檢測(cè)到其他認(rèn)知用戶(hù)信號(hào)的存在，則該認(rèn)知用戶(hù)將與其它認(rèn)知用戶(hù)共享此頻段。也就是說(shuō)，授權(quán)用戶(hù)比認(rèn)知用戶(hù)擁更高的接入權(quán)。在模擬授權(quán)用戶(hù)攻擊（后文用IE代替）中，惡意用戶(hù)通過(guò)改變自身傳輸參數(shù)如載波頻譜，頻寬，調(diào)制方式來(lái)模仿授權(quán)用戶(hù)的信號(hào)特征來(lái)獲得更高的接入權(quán)（如圖13）。由于認(rèn)知無(wú)線電的技術(shù)特征，所有認(rèn)知用戶(hù)都有成為IE用戶(hù)攻擊者得功能，因此在實(shí)際應(yīng)用中如何避免IE攻擊，是協(xié)作頻譜檢測(cè)面臨的主要問(wèn)題。&

89、lt;/p><p>　　為保證協(xié)作頻譜檢測(cè)在IE攻擊下的準(zhǔn)確度，認(rèn)知用戶(hù)必須能分辨授權(quán)用戶(hù)信號(hào)和模擬惡意用戶(hù)信號(hào)，顯然IE攻擊下能量檢測(cè)檢測(cè)準(zhǔn)確度是最低的，它只能通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確認(rèn)有無(wú)信號(hào)，而不能檢測(cè)到信號(hào)的特征。循環(huán)特性頻譜檢測(cè)能夠檢測(cè)到信號(hào)的特征，因此在IE攻擊模式下，循環(huán)特性頻譜檢測(cè)技術(shù)是一種高準(zhǔn)確度的檢測(cè)?，F(xiàn)有研究針對(duì)IE攻擊的頻譜檢測(cè)技術(shù)主要有：距離比測(cè)試（Distance Radio Test DRT

90、）和距離差分測(cè)試（Distance Different Test DDT），這兩種技術(shù)都是基于位置測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)授權(quán)用戶(hù)檢測(cè)。認(rèn)知用戶(hù)檢測(cè)并確定授權(quán)用戶(hù)的位置，在后續(xù)頻譜檢測(cè)中，一旦檢測(cè)到的授權(quán)用戶(hù)的位置發(fā)生變化，則判定為模擬授權(quán)信號(hào)攻擊用戶(hù)。這種基于位置的IE攻擊方式適合于IEEE802.22固定架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法使用。</p><p>　　頻譜感知數(shù)據(jù)混淆攻擊</p><p>　　

91、認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)協(xié)作頻譜檢測(cè)第二種安全問(wèn)題就是頻譜感知數(shù)據(jù)混淆攻擊，數(shù)據(jù)混淆惡意用戶(hù)將錯(cuò)誤的本地檢測(cè)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)融合中心，意圖使聚合中心做出錯(cuò)誤的頻譜決策，如圖13右下方所示。</p><p>　　頻譜感知數(shù)據(jù)混淆攻擊主要有Always-Yes、Always-No、概率攻擊三類(lèi)。Always-Yes攻擊是惡意用戶(hù)一直發(fā)送授權(quán)信號(hào)存在信息的攻擊方式，Always-No攻擊是惡意用戶(hù)一直發(fā)送授權(quán)信號(hào)不存在的攻擊方式，

92、而概率攻擊是指惡意用具以一定概率發(fā)送錯(cuò)誤感知信息的攻擊方式。</p><p>　　惡意用戶(hù)將錯(cuò)誤的頻譜檢測(cè)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，為使協(xié)作頻譜感知在SSDF攻擊下依然有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確度，聚合中心需要辨認(rèn)并剔除惡意用戶(hù)的檢測(cè)信息?，F(xiàn)有的頻譜檢測(cè)數(shù)據(jù)融合算法如硬判決、貝葉斯準(zhǔn)則、尼曼-皮爾遜準(zhǔn)則等固定樣本數(shù)的檢測(cè)融合技術(shù)平等對(duì)待所有認(rèn)知用戶(hù)的頻譜檢測(cè)信息，惡意用戶(hù)的混淆感知信息和正常用戶(hù)感知信息在數(shù)據(jù)融合中的權(quán)重相同，惡

93、意用戶(hù)的信息將嚴(yán)重影響最終檢測(cè)結(jié)果。文獻(xiàn)[11]詳細(xì)概況了現(xiàn)有的具有較強(qiáng)抗SSDF攻擊能力的數(shù)據(jù)融合技術(shù)：序貫似然比檢測(cè)和信譽(yù)度檢測(cè)。序貫似然比檢測(cè)是樣本數(shù)可變的一種數(shù)據(jù)融合技術(shù)，他可以在單個(gè)認(rèn)知檢測(cè)終端，檢測(cè)準(zhǔn)確度不高的情況下，通過(guò)收集更多樣本數(shù)量來(lái)保證判決中虛警概率和漏檢概率的邊界。而基于信譽(yù)度的檢測(cè)可以使聚合中心根據(jù)各個(gè)終端檢測(cè)準(zhǔn)確度來(lái)衡量終端發(fā)送信息的可靠性。從而辨認(rèn)出惡意用戶(hù)，減少惡意信息對(duì)最終感知信息的干擾。</p&g

94、t;<p>　　本章我們主要研究SSDF攻擊下的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提出了改進(jìn)的基于信譽(yù)的權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)算法（Advanced Reputation-Based Weight Sequential Probability Radio Test AWSPRT），并將AWSPRT和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行了仿真對(duì)比，數(shù)據(jù)顯示，在Always-Yes、Always-No、概率攻擊下，我們的算法檢測(cè)準(zhǔn)確度更高，性能最穩(wěn)定。<

95、/p><p>　　圖 13 頻譜感知安全威脅模型</p><p>　　系統(tǒng)模型與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析</p><p>　　我們的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模型中，有一個(gè)授權(quán)用戶(hù)PU，N個(gè)認(rèn)知用戶(hù)（包括正常用戶(hù)和惡意用戶(hù)），M個(gè)惡意用戶(hù)。信道帶寬為W，認(rèn)知用戶(hù)周期檢測(cè)信道，檢測(cè)時(shí)間為T(mén)。授權(quán)信道為高斯非衰落信道，所有認(rèn)知用戶(hù)通過(guò)分布式協(xié)作檢測(cè)的方式監(jiān)視授權(quán)用戶(hù)所在信道如圖14。</p&g

96、t;<p><b>　　圖 14 系統(tǒng)模型</b></p><p>　　每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)本地頻譜檢測(cè)采用能量檢測(cè)，其基本檢測(cè)模型如式：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　其中為高斯白噪聲，為信道增益，為授權(quán)用戶(hù)信號(hào)。當(dāng)無(wú)授權(quán)用戶(hù)時(shí)為，有信號(hào)時(shí)檢測(cè)為。</p><

97、;p>　　能量檢測(cè)器通過(guò)濾波、采樣、平方、積分獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　樣本序號(hào)，u=2WT。由（3.1）式我們知道服從正態(tài)分布。則根據(jù)中心極限定理，若u足夠大，也服從正態(tài)分布[12]：</p><p><b>　　（4.3）</b></p>

98、<p>　　其中為授權(quán)信號(hào)在認(rèn)知用戶(hù)端的信噪比。令，；，。則其概率密度函數(shù)為</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　化簡(jiǎn)后，可得：</b>

99、;</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　其中，。</b></p><p>　　4.3基于信譽(yù)的序貫似然比檢測(cè)算法</p><p>　　文獻(xiàn)[13]中，作者提出了基于信譽(yù)度的序貫似然比檢測(cè)（WSPRT），這種檢測(cè)算法能夠大大的提高頻譜檢測(cè)概率，并對(duì)SSDF攻擊具

100、有很強(qiáng)的抗干擾能力。但是這個(gè)算法只使用與惡意用戶(hù)與授權(quán)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)這一特定場(chǎng)合，考慮到實(shí)際應(yīng)用中，惡意用戶(hù)可能長(zhǎng)期部署在網(wǎng)絡(luò)中，而正常認(rèn)知用戶(hù)處于流動(dòng)狀態(tài)。若惡意用戶(hù)以大于50%（假設(shè)為51%）準(zhǔn)確度發(fā)送錯(cuò)誤信息。經(jīng)過(guò)M次檢測(cè)后惡意用戶(hù)的信譽(yù)值期望值為，當(dāng)M足夠大時(shí)，惡意用戶(hù)將分配到極大信譽(yù)值。假設(shè)在經(jīng)過(guò)大量檢測(cè)次數(shù)后，高信譽(yù)度的正常認(rèn)知用戶(hù)全部離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，而新的認(rèn)知用戶(hù)加入網(wǎng)絡(luò)，這些正常認(rèn)知用戶(hù)的信譽(yù)值非常小，在聚合過(guò)程中，根據(jù)文中

101、的權(quán)重算法，新加入的用戶(hù)的感知信息權(quán)重將很小，也就是說(shuō)其感知幾乎不起到任何作用。最終檢測(cè)結(jié)果將由惡意用戶(hù)控制。</p><p>　　基于上述分析，考慮了認(rèn)知用戶(hù)的移動(dòng)性，并綜合考慮SSDF 三種攻擊類(lèi)型、授權(quán)信號(hào)占用信道特征和認(rèn)知用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò)中存在時(shí)間的特點(diǎn)等，在文獻(xiàn)[13] 信譽(yù)度的序貫似然比檢測(cè)的基礎(chǔ)上，提出了能廣泛適用的改進(jìn)的基于信譽(yù)度的權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)算法（AWSPRT）。AWSPRT檢測(cè)過(guò)程分為三步

102、，首先根據(jù)認(rèn)知用戶(hù)本地檢測(cè)結(jié)果和最終結(jié)果更新信譽(yù)度，并計(jì)算認(rèn)知用戶(hù)在聚合中的權(quán)重。其次通過(guò)權(quán)重似然比檢測(cè)序貫似然比檢測(cè)來(lái)獲得最終檢測(cè)結(jié)果，最后根據(jù)認(rèn)知用戶(hù)本地檢測(cè)結(jié)果連續(xù)錯(cuò)誤次數(shù)來(lái)判定并剔除惡意用戶(hù)。</p><p><b>　　信譽(yù)及權(quán)重更新</b></p><p>　　在協(xié)作頻譜檢測(cè)中，為提高系統(tǒng)對(duì)SSDF攻擊的抗干擾能力，聚合中心需分析每個(gè)用戶(hù)信息的可靠程度。為

103、實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，聚合中心根據(jù)認(rèn)知用戶(hù)的本地檢測(cè)結(jié)果和最終的聚合結(jié)果比較評(píng)估認(rèn)知用戶(hù)的檢測(cè)準(zhǔn)確度，并為認(rèn)知用戶(hù)分配相應(yīng)的信譽(yù)度。不同信譽(yù)度的認(rèn)知用戶(hù)的感結(jié)果在聚合過(guò)程中所占比重不同。如圖（15）</p><p>　　圖中為聚合中心，將本地檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到聚合中心，假設(shè)的信譽(yù)度為，聚合中心最終檢測(cè)結(jié)果為，若果，則，則信譽(yù)更新為。否則不變。顯然在相同檢測(cè)次數(shù)中，信譽(yù)度越高的認(rèn)知用戶(hù)檢測(cè)準(zhǔn)確度越高。</p>&

104、lt;p>　　圖 15 并行分布式協(xié)作感知</p><p>　　根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]中描述，基于信譽(yù)度得權(quán)重函數(shù)需滿足兩點(diǎn)要求：首先權(quán)重函數(shù)必須是保證對(duì)任意信譽(yù)值，，且在檢測(cè)次數(shù)相同情況下，信譽(yù)度越高，權(quán)重越大。即是的非遞減函數(shù)。其次，權(quán)重函數(shù)必須對(duì)信譽(yù)變化具有一定穩(wěn)定性，如在感知過(guò)程，精確的認(rèn)知用戶(hù)可能發(fā)送錯(cuò)誤的結(jié)果，而這中錯(cuò)誤不會(huì)使在數(shù)據(jù)融合過(guò)程中，其權(quán)重發(fā)生巨大變化?；谝陨显?，我們提出了基于檢測(cè)準(zhǔn)

105、確度得權(quán)重函數(shù)。假設(shè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)次檢測(cè)后的信譽(yù)度為，則權(quán)重函數(shù)為：</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　為防止認(rèn)知用戶(hù)在檢測(cè)初期，權(quán)重值的大幅變化，我們將每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)的初始權(quán)重設(shè)為5。在感知中，如果檢測(cè)終端的檢測(cè)準(zhǔn)確率低于一定閾值（文中設(shè)定為65%），我們將它判定為故障終端，在聚合過(guò)程中，將它的權(quán)重值設(shè)定為0。最終權(quán)重為： </p&g

106、t;<p><b>　　（4.8）</b></p><p>　　權(quán)重序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)</p><p>　　序貫似然比檢測(cè)是一種根據(jù)所需準(zhǔn)確度和接收信號(hào)強(qiáng)度，判決所需樣本數(shù)最少的檢測(cè)。它能提供最大的虛警概率和漏檢概率的邊界。本節(jié)我們?cè)?.2.3節(jié)序貫似然比檢測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合認(rèn)知用戶(hù)的權(quán)重，提出了基于權(quán)重的序貫對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)。</p><

107、;p>　　在協(xié)作頻譜檢測(cè)中，權(quán)重對(duì)數(shù)似然比判決變量為：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　其中n為小于認(rèn)知用戶(hù)數(shù)N的整數(shù)。</p><p>　　聚合中心根據(jù)如下判決條件進(jìn)行判決：</p><p><b>　　(4.10)</b></p><

108、p><b>　　其中和。</b></p><p><b>　　惡意用戶(hù)剔除</b></p><p>　　考慮在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，授權(quán)用戶(hù)占有信道或者騰出信道都是連續(xù)且較長(zhǎng)的時(shí)間，在此期間，頻譜檢測(cè)終端將檢測(cè)信道多次。假設(shè)，某一信道授權(quán)用戶(hù)占用頻段的概率為，且每次占用的時(shí)間服從參數(shù)為15分鐘的泊松分布。則在授權(quán)用戶(hù)存在期間，檢測(cè)終端將檢測(cè)30次。而

109、在授權(quán)信號(hào)騰出信道期間，檢測(cè)終端將連續(xù)檢測(cè)120次。假設(shè)正常認(rèn)知用戶(hù)頻譜檢測(cè)準(zhǔn)確度為99%，L=7，則正常用戶(hù)連續(xù)L次檢測(cè)錯(cuò)誤的概率幾乎不可能出現(xiàn)。我們可以做出如下判定：如果用戶(hù)本地檢測(cè)和最終檢測(cè)結(jié)果連續(xù)L次不同，則可以將這個(gè)認(rèn)知用戶(hù)判定為惡意用戶(hù)。利用授權(quán)用戶(hù)占有頻段的特征及Always-yes和Always-no攻擊特定，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)授權(quán)用戶(hù)出現(xiàn)時(shí)，Always-no發(fā)送的檢測(cè)結(jié)果和最終檢測(cè)結(jié)果（假設(shè)最終檢測(cè)結(jié)果為理想結(jié)果）連續(xù)多次出現(xiàn)