[发明专利]一种基于区块链智能合约的安全协作频谱感知方法

说明书

本发明公开了一种基于区块链智能合约的安全协作频谱感知方法，该方法针对认知无线电系统中多用户协作频谱感知问题，运用了区块链智能合约技术，同时引入了信誉机制来实现安全的协作频谱感知，该方法基于区块链智能合约技术构建了系统模型，在次用户向次用户基站传输本地判决结果的过程中引入区块链非对称加密数字签名技术，以抵御恶意用户的频谱感知数据伪造攻击。该方法综合考虑信道误码率、检测概率、次用户基站预算和次用户剩余能量，建立了次用户效用函数，构建了次用户博弈模型，通过求解纳什均衡来确定次用户是否上传感知数据，次用户基站通过计算更新各次用户的信誉值对次用户进行选择，通过表决融合得到最终的判决结果。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于区块链智能合约的安全协作频谱感知方法。

背景技术

随着移动互联网和物联网的蓬勃发展，人们对频谱资源的需求更是迫切。传统的无线电频谱分配是一种固定的分配策略，使得频谱资源不能被充分利用，认知无线电技术是一种频谱共享技术，可以提高频谱利用率，频谱感知是认知无线电系统的关键技术之一。单个次用户执行频谱感知容易受到阴影效应、多径衰落等因素的影响，难以做出正确的本地判决结果，多用户协作感知可以克服这些困难，但随之会带来恶意次用户合谋攻击、篡改感知数据等情况，严重影响频谱感知的性能和效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于区块链智能合约的安全协作频谱感知方法，该方法可以解决频谱感知的性能和效果差的问题。

技术方案：本发明所述的基于区块链智能合约的安全协作频谱感知方法，该方法用于认知无线电场景中，包括：

(1)初始化次用户集，并表示次用户效用和每个次用户的信誉值；

(2)次用户基站发布频谱感知任务，提出任务要求，将任务要求编写成智能合约代码并发布，矿工将其进行打包，并把它写入到区块链中；

(3)次用户基站广播智能合约在区块链上的地址，感兴趣的本地感知节点通过智能合约的地址调取合约内容，查看感知任务要求；

(4)根据次用户的自身因素，通过纳什均衡确定在次用户博弈过程中次用户之间收入平衡的最优结果，得到最优频谱感知时间并计算自身效用，若该次用户的自身效用大于所有次用户效用的均值，则接受频谱感知任务，接受感知任务的次用户在智能合约上进行注册，即在本地产生一对公私钥对(key^public,key^private)；

(5)智能合约结合次用户基站预算、不同节点的报价和次用户的信誉值对注册的次用户进行选择，每选出一名次用户，便从基站预算中扣除该次用户的报价，若预算用完或所有报名次用户都被选完，则进入步骤6，否则再次对次用户进行选择；

(6)被选中的次用户执行频谱感知任务，对主用户发射的信号进行本地感知，做出本地判决，然后将本地判决结果上传至次用户基站，次用户基站对感知数据进行验证；

(7)融合中心根据不同的信誉值为每位次用户分配不同的权重，再根据次用户的权重及其感知结果得到融合结果，最后采用表决融合准则进行数据融合，并将融合结果与表决门限比较，做出最终判决结果；

(8)每一轮频谱感知任务结束后，次用户基站发放报酬，并根据次用户历史感知正确的次数和错误的次数，将更新后的次用户信誉值发布到区块链上，用于下一次感知。

进一步的，包括：

所述步骤(4)中，通过博弈确定自身的最优频谱感知时间，其由下列方程组解得：