本技术涉及无线通信技术领域,提出了一种在未知信噪比条件下的CSS通信系统中抵抗SSDF攻击的方法及系统。该方法通过本地频谱感知技术监测指定频段,并根据次级用户的能量估计来实现有效的攻击防护。
背景技术
在当今社会飞速发展的背景下,科技已成为引领前行的核心力量,无线移动通讯技术为科技进步注入了新活力。然而,随着无线设备数量的激增,可用无线电频谱资源的短缺问题愈发凸显。无线电频谱是一种宝贵而有限的资源,被定义为由现代通信技术用于传输数据的频率范围,在无线电环境下的信息传输中起着至关重要的作用。为了满足这些多样化的服务需求,必须更加高效和精准地分配和管理频谱资源。作为解决频谱资源匮乏、利用率低等问题的有效解决方案,认知无线电(Cognitive radio,CR)技术获得了广泛认可。该技术允许机会性地使用未被许可用户大量利用的频段,从而提高无线电频谱的总体利用率。
频谱感知作为CR中首要和核心的一环,已经得到了广泛的研究。根据节点数量的不同,分为单节点频谱感知和多节点协作频谱感知(Cooperative spectrum sensing,CSS)。多节点CSS通过融合多个次级用户(Secondary users,SUs)感知到的信息,有效解决了单节点感知不准确的问题,提升了整体的感知准确率。然而,在开放的无线环境中,多个SU被允许接入频谱,这会对CR带来严重威胁,频谱感知可能会被恶意用户(Malicioususer,MU)误导,容易受到攻击,其中数据篡改(Spectrum Sensing Data Falsification,SSDF)攻击是最多和最常见的攻击。
为了解决这一问题,需要更加可靠的CSS方法来最小化攻击者对车联网系统的影响。大部分算法和研究都是假设信噪比(Signal-to-noise ratio,SNR)已知或固定为同一常数,这只存在于理想的环境下。另外,还有一部分研究为了规避瞬时SNR估计,常见的一种方法是假设具有未知参数的感知信道是一种特定分布。根据这种方法提出的软融合检测器适合于假设的信道分布。在移动环境中,局部SNR在连续的能量测量之间发生变化,准确的估计当下SNR是提升频谱感知效果的关键。加权序贯概率比检测算法(Weighed SequentialProbability Ratio Test,WSPRT)能够依据每个SU的本地感知数据与集成决策之间的一致性来为其指定一个信誉值,该值随后被用作该SU在数据融合过程中的权重。这种算法在识别MU和增强系统效能方面表现出色。然而,WSPRT的一个局限性在于它依赖于对本地决策结果的先验概率知识,而这一信息在实际部署中往往难以准确获得。运用最大似然比检测器识别和消除MU,如果MU被融合中心(Fusion center,FC)识别,它们将立即从CSS中移除,这些MU被拒绝参与CSS。然而,某些MU可以潜在向FC报告有价值的感知信息,因此FC可以通过特定的策略来利用这些MU。基于以上研究,SNR未知时利用MU的安全频谱感知方法还是一个有待解决的问题。
实现思路