无中心认知系统的可信频谱协作感知算法研究

In cognitive radio (CR) system, the reliable communication of the primary user (PU) and the efficiency of the spectrum utilization are strongly affected by the performance of the spectrum sensing algorithms (SSA). The extended application of the non-center cognitive system necessitates the distributed cooperative SSAs, and the non-center cognitive system would suffers seriously security problems if no trustworthy measurements are adopted..Considering the real CR systems, this proposal aims at fully analyzing the problems, such as the heavy dependence on the fusion center and the potential safety hazards, suffered by the non-center CR system, and improving the efficiency and trustworthy of decentralized SSAs. The main research contents include the decentralized eigenvalues-based SSA, the trustworthy assessment of the cognitive users (CU) and the analysis of attack models, decentralized trustworthy SSAs. And the architecture of the trustworthy spectrum sensing techniques will be formed via including several defenses methods to improve the trustworthy of SSAs..The proposal plays key roles in alleviating the crowdness of the frequency spectrum and increasing the spectrum utilization. Hence the research of this proposal has a very important significance from the sides of both the theoretical research of spectrum utilization and the industry development of the cognitive radio systems.

频谱感知性能直接影响认知无线电系统中主用户的正常通信及频带的利用效率。无中心认知系统应用的推广需采用分布式频谱协作感知技术；但频谱协作感知技术若缺乏有效的可信性保障措施，会使认知系统面临严重的安全问题困扰。.本课题结合实际认知通信环境，通过对现有频谱协作感知对中心节点的严重依赖性及系统存在的安全隐患进行深入分析，旨在全面系统地探究无中心可信频谱协作感知问题，以有效提升分布式频谱感知算法的有效性和可信性。主要研究内容有：基于无中心特征根类协作感知算法、认知用户信任评估及各类攻击模型分析、无中心可信的频谱感知算法研究。在此基础上，融合多种攻击的防御手段，形成系统的可信频谱感知技术的体系结构，从而提高频谱协作感知算法的可信性。.本课题开展的研究，对于缓解当前紧张的频谱资源、提高频谱利用率具有重要意义，因此本课题无论从频谱有效利用的理论研究上还是从认知通信系统的应用产业角度来看，都具有重要意义。

频谱感知是认知无线电系统的关键技术，其性能直接影响系统中主用户的正常通信及频谱的高效使用。而面对无中心认知系统应用的推广，则需采用分布式协作频谱感知技术以对抗隐节点等问题。但协作频谱感知技术若缺乏有效的可信性保障，则会使认知系统面临严重的安全问题困扰。. 本课题结合实际的认知通信环境，研究和分析安全环境下低复杂度的感知技术，以及非安全环境下认知用户信任评估机制，归纳和推演各类攻击的攻击模型，推演能够防御SSDF和PUE攻击的感知方案，研究和构建满足非安全环境下的可信频谱感知体系结构。主要研究内容有：基于随机矩阵理论、GoF的协作感知算法研究、认知用户的信任评估研究、对抗各类攻击的无中心协作感知算法研究及可信频谱协作感知体系结构研究。项目所取得的主要成果有：1）通过研究基于随机矩阵理论的无中心协作感知，得出了基于特征根的分布式频谱协作感知算法；通过拟合优度类的分析，利用不同的统计特征构造多个检测统计量，得到具有较好实时性的多个优度拟合算法；2）通过研究认知用户的信任评估，得出了协作感知网络中的可信算法、基于异常数据检测的分布式DLMS算法(ODD-DLMS) 、基于数据平滑的协作频谱感知算法(DMCSS)；3）通过研究对抗各类攻击的无中心协作感知算法，分析SSDF的攻击模型，得出了抵御SSDF攻击的算法和基于分形维数与SVM的PUE攻击检测算法；4）通过研究可信频谱协作感知体系结构，，实现了静态信号频谱感知仿真平台搭建，同时在FPGA的硬件仿真平台上对所研究的算法进行了硬件实现，验证所提算法的可行性及可实现性。. 本课题开展的可信感知技术研究，对于缓解当前紧张的频谱资源、提高频谱利用率具有重要意义，因此本课题无论从频谱有效利用的理论研究上还是从认知通信系统的应用产业角度来看，都具有重要意义。