[发明专利]认知无线网络中基于H无穷滤波理论的协作频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于认知无线网络中的协作频谱感知方法，该方法基于H无穷滤波理论，不仅能够实现对授权用户的频谱检测，而且可以有效识别和消除认知用户中的拜占庭式攻击。

背景技术

随着世界学者对于认知无线电技术的广泛研究，认知无线通信网络以其对于频谱资源的智能化高效利用，将逐渐成为未来通信技术发展的主要方向。由于为了能够为无线通信设备和新的通信业务智能高效地分配日益紧张的频谱资源，认知无线网络中的认知用户必须能够协作地对无线通信系统进行频谱感知，以找到空闲的信道。因此，协作频谱感知是未来认知无线通信网络的核心和关键技术之一。

协作频谱感知技术的实现，是通过大量的认知用户对认知无线通信网络中的授权用户进行频谱检测，然后，将检测数据或结果发送给附近的数据融合中心(可以由基站负责)。数据融合中心通过分析各个认知用户传来的频谱感知报告，最终做出是否存在空闲信道的决策。如果认知用户向数据融合中心发送的是频谱感知数据(通常为感知信号强度)，则数据融合中心不仅可以做出频谱感知的最终决策，也可以进行相应的数据分析，以实现对授权用户的定位或是对存在攻击行为认知用户的识别等功能；相反，如果认知用户发出的是本地频谱感知结果，则数据融合中心只能完成对频谱的最终检测。为了增强协作频谱感知的功能，本发明属于前一种方法。

已有的协作频谱感知方法虽然可以实现对某一频段的频谱检测，但其频谱感知性能容易受到认知用户中拜占庭式网络攻击的影响。当个别认知用户向数据融合中心发起拜占庭式网络攻击时，其报告的本地频谱感知数据将会严重影响数据融合中心对频谱资源使用情况的分析。因此，必须使用一种对拜占庭式攻击具有较高鲁棒性的协作频谱感知方法来识别和消除这种攻击，进而才能得到更为准确的频谱感知结果。

发明内容

本文提出一种基于H无穷滤波理论的协作频谱感知方法，该方法可以应用于认知无线通信网络中，实现对无线通信系统的频谱感知以及对拜占庭式网络攻击的识别和消除。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

认知无线网络中基于H无穷滤波理论的协作频谱感知方法，具体步骤如下：

(1)认知无线网络中R个认知用户进行本地频谱检测：

认知用户通过天线接收某一频段内的无线信号。因此，第r个认知用户对应的基带等效离散时间接收信号可以表示为：

x_r[n]＝s[n]+v_r[n]，n＝1,2,...,M

式中s[n]表示授权用户经过信道传输的无线信号采样值，v_r[n]表示相应的噪声采样值，M为接收信号的采样点数；

对于每一个认知用户，计算其接收信号的对应的功率谱估计值X_r[n]：

Xr[n]=1N|Σk=1Mxr[k]e-j2πnk|2,n=1,2,...,Nf]]>

然后，计算X_r[n]的峰度统计量S_X，即