認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的寬帶壓縮頻譜感知技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今社會，通信需求以及頻譜需求日益增長，有限的頻譜資源正成為制約無線通信發(fā)展的主要瓶頸。為了解決頻譜稀缺問題，實(shí)現(xiàn)頻譜的動態(tài)共享接入并提高頻譜利用率，學(xué)術(shù)界提出了認(rèn)知無線電技術(shù)。認(rèn)知無線電技術(shù)[1-3]可以通過感知無線通信環(huán)境并進(jìn)行自動學(xué)習(xí)，在不影響授權(quán)用戶的正常通行的前提下進(jìn)行動態(tài)的頻譜接入，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的共享以及管理。認(rèn)知無線電技術(shù)中的第一步是進(jìn)行頻譜感知，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，通信應(yīng)用對帶寬的要求越來越高。因此，頻譜感知需要高效

2、地檢測出寬頻段范圍的頻譜資源占用情況。一種頻譜感知技術(shù)將信道劃分成多個子頻帶并分別進(jìn)行檢測，但是這種技術(shù)檢測效率太低。在Nyquist采樣定理的約束下，寬帶頻譜感知需要很高的采樣頻譜，這樣的采樣頻率會產(chǎn)生很大的開銷及復(fù)雜度，而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中這樣的開銷往往是無法承受的。壓縮感知理論通過一種新的信息采樣的方法突破了Nyquist采樣定理的限制，基于認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的特性，可以與寬帶頻譜感知技術(shù)相結(jié)合，大大降低采樣頻率。作為認(rèn)知無線電技術(shù)中重要的一

3、個環(huán)節(jié)，頻譜感知的性能將直接影響著認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的效率，如何頻譜感知的過程受到惡意的攻擊和干擾將導(dǎo)致認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)效率的急劇下滑，因此，本文也對頻譜感知中的安全問題進(jìn)行了研究。論文主要內(nèi)容如下：
　　第一，基于認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻域信號的固有稀疏性，結(jié)合了壓縮感知技術(shù)與頻譜感知技術(shù)以及分布式加權(quán)平均一致算法，提出了一種分布式寬帶壓縮頻譜感知模型。該模型考慮了各感知節(jié)點(diǎn)的實(shí)際信道狀況，可以降低狀況較差的節(jié)點(diǎn)對頻譜感知性能的消極影響，有效提高頻

4、譜感知性能。
　　第二，研究了在分布式寬帶壓縮頻譜感知模型中頻譜感知的安全問題，在分布式信息融合階段，惡意次用戶節(jié)點(diǎn)會向CR網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)出誤導(dǎo)數(shù)據(jù)以達(dá)到攻擊頻譜感知過程的目的，本文針對這類攻擊模型提出了一種具有防御性的分布式寬帶壓縮頻譜感知模型。
　　第三，提出了一種新型的寬帶SSDF攻擊模型，這類攻擊通過在寬帶頻段范圍內(nèi)隨機(jī)的對少數(shù)子頻段的頻譜感知發(fā)起攻擊，這種攻擊更具有隱蔽性并且可以惡化受攻擊頻段的頻譜感知性能，本