[发明专利]一种抗SSDF的协作频谱感知方法

说明书

本发明涉及一种抗SSDF的协作频谱感知方法，其中，所述方法包括：根据各个节点在第一预设时刻的第一数据集以及各个节点在第二预设时刻的第二数据集，检测各个节点中存在的异常数据；计算正常节点中数据的变化趋势参数，并根据所述变化趋势参数对存在异常数据的节点进行数据纠正；根据正常节点的数据以及纠正后的数据，通过检测各个节点接收到的采样信号以及输出的能量大小，探测预设信道是否存在主用户。本发明提供的一种抗SSDF的协作频谱感知方法及装置，能够提高异常数据的检测效率并且能够精确地对异常数据进行纠正。

技术领域

本发明属于频谱感知技术领域，涉及一种抗SSDF的协作频谱感知方法。

背景技术

微电子、计算机通信和无线电技术的迅速发展以及物联网、移动互联网的广泛应用，不断消耗着日益紧缺的频谱资源。认知无线电的出现，有效地缓解了频谱资源稀缺与日益增长的无线接入需求之间的矛盾，因而得到了频谱资源管理部门、标准化组织、研究机构及行业联盟的广泛关注，成为下一代无线通信发展的关键技术之一。

频谱感知是认知无线电技术的首要环节，感知性能的好坏会影响到整个认知无线电系统的性能。所谓频谱感知，就是在时域、频域和空域多维空间，对分配给授权用户(也称主用户)的频谱不断进行感知，发现“频谱空洞”。认知用户可以临时使用频谱空洞，但不能对主用户形成干扰，主用户具有频谱空洞使用的优先权。由于阴影效应和多径衰落等因素的存在，单个认知用户得出的频谱感知结果往往不可靠，并可能导致所谓的“终端隐藏问题”。于是，一些研究者提出了协作频谱感知技术，通过多个认知用户感知数据的融合来消除单个用户感知的不确定性，实现更好的频谱感知性能。

协作频谱感知的特点是多个认知用户共同协商确定频谱的使用情况，数据融合中心通过对多个认知用户感知数据的协同处理来提高频谱感知的精确性。但是，这种特点使协作频谱感知技术收益与风险并存，面临严重的安全问题。一般来说，恶意用户可以通过伪造、欺骗、泛洪和团伙合作等方式影响频谱感知过程，使数据融合中心得到错误的感知数据和指令。一旦输入的感知数据是伪造的，认知无线电系统就不能如实地根据外界环境进行动态的频谱切换，信道分配就会被攻击者控制利用。这种将伪造的感知数据发送给数据融合中心以干扰数据融合中心正常工作的攻击方式就是频谱感知数据伪造(spectrumsensing datafalsification，SSDF)攻击。

防御SSDF攻击，确保协作频谱感知的顽健性，是认知无线电技术健康稳定发展的关键。目前，国内外对SSDF攻击的研究虽然还处于起步阶段，但已有不少文献分析了SSDF攻击的类型并提出了有关SSDF攻击的防御对策。本发明在此基础上进一步针对目前相关研究中存在的问题，明确了一些有待继续研究的方向。

在抗SSF算法过程中，主要有异常数据检测和异常数据处理两个阶段。而目前的技术在每一个阶段都有些许不足。

在异常数据的检测算法中，主要采取的是数据挖掘中的离群值检测算法。大概思路是根据各个节点感知数据的相似性，通过各种估值算法(比如MCD,MVD,SDE等)计算出数据集U＝{u_i||i＝1，2，...n}的均值μ和方差σ²。其中，u_i表示感知节点发送给融合中心的具体数据，n表示感知节点个数。然后通过偏离程度来判定异常数据。

以上判断异常数据的思路固然可行，但是在异常数据较多以及异常数据偏离程度足够大的情况下。不论再好的估值算法，都难以保证其算法具有更好的鲁棒性。而且，以上的估值算法本身就具有足够高的算法复杂度。这对传感器硬件方面来说，又是一个不小的挑战。