[發明專利]一種分布式頻譜協作檢測方法

有效

• 申請號: 202010586269.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111770499B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 付鴻川;黃文才;史治平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W12/12
• 分類號: H04W12/12;H04W12/122;H04B17/309
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于認知無線電中的協作頻譜感知領域，具體涉及一種分布式頻譜協作檢測方法。本發明提出基于信譽值的思想解決節點遭受持續SSDF攻擊的問題，僅需一次感知，將每條消息的歷史傳播路徑當作計算每個認知用戶信譽的依據，每當節點接收到來自同一認知用戶的不同消息，則其傳播路徑上一定存在惡意用戶，對在不同路徑上出現次數較多的節點進行信譽值獎勵，對出現較少的節點進行信譽值懲罰。最后，根據計算出的信譽值還原被篡改消息的真實值。經仿真分析表明，本發明的方法對消息有較高的還原率，并同時識別出網絡中的惡意用戶。

技術領域

本發明屬于認知無線電中的協作頻譜感知領域，具體涉及一種分布式頻譜協作檢測方法。

背景技術

在過去的十年中，對無線設備及應用的需求激增，可用的許可頻譜仍未得到正確的利用，頻譜感知技術應運而生，通過頻譜感知技術，可以檢測出網絡中的空閑頻譜，認知用戶通過動態接入頻譜，可以提高頻譜利用率。常見的單用戶頻譜感知，感知性能較差，存在多徑效應和陰影衰落等問題，因此在此基礎上提出了協作式頻譜感知。其中，協作式頻譜感知又分為集中式和分布式兩種。集中式協作頻譜感知必須要有融合中心，所有的數據都需要發送到融合中心進行處理，由融合中心進行判決。集中式作頻譜感知具有很多局限性，因此提出了去中心化的分布式協作頻譜感知。分布式協作頻譜感知收斂更快，判決結果更加可靠。

常見的有基于平均共識的分布式協作頻譜感知，但該方法在消息傳遞過程中易受惡意節點的攻擊，惡意的次用戶節點(Secondary User,SU)會改變感知值，偽造虛假的感知值，即拜占廷攻擊(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)。因此，最近有學者提出了一種消息傳遞算法它通過消息在SU節點中不斷傳遞，但不改變感知值，使得每個SU節點最終能獲得其h跳鄰居節點的感知值，把這些感知值作為整個網絡感知值的近似，每個SU節點當作一個融合中心進行集中式的算法，從而獲得與集中式算法相似的性能。

消息傳遞算法雖然能有效對抗SSDF攻擊，但是沒有考慮到惡意SU節點在傳遞消息時可以篡改消息內容的情況，即持續SSDF攻擊。

發明內容

本發明的目的在于，針對分布式協作頻譜感知易受惡意SU節點攻擊，感知值被篡改的問題，提出了一種分布式頻譜協作檢測方法解決這個問題，引入了信譽值，通過檢測將信譽值偏差過大的SU節點作為惡意SU節點排除在共識融合之外，可以減輕SSDF攻擊產生的影響，該方案開銷低，并且可以抵抗持續SSDF攻擊。本發明通過SU節點之間互相傳遞消息，在h次迭代之后，每個SU節點都擁有它的h跳鄰居SU節點的感知結果，最后再通過一些集中式下對抗SSDF的算法，如異常值檢測算法等，將惡意節點識別出來，獲得最終的感知結果，當h足夠大時(不小于圖的直徑)，此算法能獲得與集中式算法相同的性能。在消息傳遞算法中引入信譽值，通過綜合分析消息傳遞的路徑和消息傳遞的感知值，給予消息傳遞路徑上每個SU節點不同的信譽值，最終通過信譽值的大小找到惡意SU節點，并將惡意SU節點排除在共識融合之外。獲得h跳鄰居SU節點正確的感知值，大大增加了判決結果的可靠性。，沒有特殊說明外，本發明中所有節點皆是指SU節點。

本發明采用的技術方案為：

一種分布式頻譜協作檢測方法，包括以下步驟：

S1、每個節點都向其相鄰的節點廣播消息M，直到廣播到h跳鄰居節點為止，即所有的消息M都將到達h跳鄰居節點；消息M的格式為[SRC,PRE,RD]，其中SRC是消息的始發者ID，PRE包含消息傳播路徑中經過的SU節點信息，RD是SRC的本地原始數據，即本地檢測的感知值；節點廣播消息時，將途徑節點的ID增加到PRE中；每個節點都有用于存儲來自不同節點消息的本地消息庫；

S2、根據本地消息庫中存儲的所有消息，計算每個節點的信譽值，具體為：

將本地消息庫中的所有消息按照不同的SRC分類，對于不同的SRC類，若存在N_r種不同的RD值，N_j≥1，則進入步驟S21，否則進入步驟S22；