[发明专利]一种基于差分隐私的群智频谱感知方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了频谱感知通信技术领域的一种基于差分隐私的群智频谱感知方法、系统及存储介质，在频谱感知过程中，提高了对用户隐私的保护程度。包括：发布频谱感知任务和第一阈值；接收对频谱感知任务和第一阈值的响应结果；基于差分隐私，计算给出响应结果的每个次用户被选中的概率值；在第一阈值范围内选择概率值最高的次用户，并向其发送确认信息。引入了差分隐私的概念，将指数机制应用于平台与用户间的反向拍卖。平台选择获胜用户时将用户的信誉值考虑在内，并且使用了一种基于指数机制的线性得分函数选择最优的用户集。本发明提出的激励机制在能够保护用户隐私，实现近似最大检测概率。

技术领域

本发明属于频谱感知通信技术领域，具体涉及一种基于差分隐私的群智频谱感知方法、系统及存储介质。

背景技术

无线通信技术的飞速发展引起无线设备剧增，使得无线频谱资源十分稀缺。目前频谱资源采用固定的分配方式进行授权，因此频谱利用效率很低，且极度不平衡，认知无线电系统应运而生。认知无线电可以感知系统环境，寻找空闲的频谱，并进行动态的频谱分配，这样可以有效地提高频谱利用效率。认知无线电实现的前提在于频谱感知技术，单节点感知，受阴影效应和深度衰落影响较大，感知结果不可靠，因此需要多个节点协作感知来提高检测可靠性。由于用户不是完全自愿参与感知任务，因此出现了许多激励机制，应用较多的是基于群智感知的激励机制。

群智感知是结合众包思想和移动设备感知能力的一种新的数据获取模式，是物联网的一种表现形式。群智感知是指通过人们已有的移动设备形成交互式的、参与式的感知网络，并将感知任务发布给网络中的个体或群体来完成，从而帮助专业人员或公众收集数据、分析信息和共享知识。系统架构包括服务器平台、数据使用者和任务参与者。现有技术中，在频谱感知过程中，缺乏对用户隐私的保护。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于差分隐私的群智频谱感知方法、系统及存储介质，在频谱感知过程中，提高了对用户隐私的保护程度。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种基于差分隐私的群智频谱感知方法，包括：发布频谱感知任务和第一阈值；接收对频谱感知任务和第一阈值的响应结果；基于差分隐私，计算给出响应结果的每个次用户被选中的概率值；在第一阈值范围内选择概率值最高的次用户，并向其发送确认信息。

进一步地，所述基于差分隐私，计算给出响应结果的每个次用户被选中的概率值，并组成次用户集，包括：

a1、计算次用户的信誉值r_i，

其中，N_lose表示最近k轮感知任务中未被选中的次数，α表示第一加权因子，β表示第二加权因子，且P_di可以表示为：

其中，P_f表示虚警概率，即当主用户没有占用频谱时次用户误判主用户占用频谱的概率，t_i表示用户i的感知时间，f_s表示采样频率，t_if_s表示采样点数，SNR_i表示次用户接收主用户发送信号的信噪比，Q函数为互补累计分布函数：

a2、将指数机制应用于线性得分函数，根据

计算每个次用户给出响应结果b_i时被选中的概率值，根据

将概率进行归一化。

进一步地，在所述从次用户集中在第一阈值范围内选择概率值最高的次用户，并向其发送确认信息之后，每个次用户更新自身的信誉值。