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认知无线电网络中的基于信道特征的主用户仿真攻击防御技术

作　者: 杨天鸿
导　师: 陈惠芳；谢磊
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 认知无线电网络 主用户仿真攻击 信道特征参数 联合检测 接收信号强度 卡尔曼滤波器 协同跟踪定位
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


认知无线电是能够有效解决频谱资源稀缺与频谱利用率低下的一种新颖的通信技术。当人们聚焦认知无线电的频谱感知算法时,应关注认知无线电与认知无线网络的一个重要前提,即安全问题。在认知无线电网络中,认知特性使这类网络面临特有的安全威胁,如主用户仿真攻击、感知数据错误化攻击等。主用户仿真攻击是攻击者通过模仿主用户信号特征,欺骗普通从用户达到攻击者个人目的的一种攻击。论文针对认知无线电网络的主用户仿真攻击问题展开研究,探讨主用户仿真攻击可能存在的攻击类型,并寻求在不同的网络环境下的相应防御策略。针对主用户物理位置固定的场景,论文研究了基于无线信道的信道特征参数,可能存在的利用矩估计法实现的多攻击者联合攻击方法,并提出了多从用户采用独立提取信道特征参数、基于硬判决联合检测的主用户仿真攻击防御方法。仿真结果表明,采用论文所提出的防御方法,可以有效地检测出发射机的身份,从而实现抵御攻击者发起的主用户仿真攻击。针对主用户具有移动性的场景,论文基于接收信号强度,利用多从用户对主用户进行协同定位获取主用户的位置信息观测值,并采用卡尔曼滤波器对运动中的主用户进行跟踪。在保证一定跟踪定位精度的前提下,缩短了跟踪定位时间,使攻击者没有足够的时间发起攻击,从而抵御了移动场景下的主用户仿真攻击。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第1章 绪论  10-22
  1.1 引言  10-12
  1.2 课题研究背景和研究现状  12-20
    1.2.1 认知无线电  12-13
    1.2.2 认知无线网络  13-15
    1.2.3 认知无线网络的安全问题  15-20
  1.3 论文主要研究成果  20-21
  1.4 论文篇章结构  21-22
第2章 主用户仿真攻击及其防御方法  22-31
  2.1 单用户信号检测方法与多用户联合判决准则  22-27
    2.1.1 能量检测  24-25
    2.1.2 硬判决准则  25-27
  2.2 现有的主用户仿真攻击的防御技术  27-30
    2.2.1 IEEE802.22标准下主用户仿真攻击建模的研究  27-28
    2.2.2 主用户仿真攻击的防御方法  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章 位置固定场景下基于信道特征的主用户仿真攻击与防御技术  31-53
  3.1 系统模型  31-33
  3.2 信道特征参数  33
  3.3 初级防御  33-35
  3.4 高级攻击与高级防御  35-39
  3.5 联合的主用户仿真攻击与多从用户联合检测  39-45
    3.5.1 多攻击者联合的主用户仿真攻击  39-43
    3.5.2 多从用户联合检测防御  43-45
  3.6 性能仿真结果与分析  45-51
    3.6.1 初级防御对高级攻击的检测性能  46-47
    3.6.2 高级防御对高级攻击的检测性能  47-48
    3.6.3 样本数的变化对高级防御检测性能的影响  48
    3.6.4 联合的主用户仿真攻击对高级防御的攻击效果  48-49
    3.6.5 多从用户联合检测对抗联合攻击  49-50
    3.6.6 样本数的变化对多从用户联合检测性能的影响  50-51
  3.7 本章小结  51-53
第4章 主用户具有移动性场景下的主用户仿真攻击与防御技术  53-76
  4.1 协同定位算法  53-57
    4.1.1 基于传播时间测量的定位算法  54-55
    4.1.2 基于信号到达角度测量的定位方法  55
    4.1.3 基于接收信号强度测量的定位方法  55-57
  4.2 卡尔曼滤波器滤波原理  57-61
    4.2.1 一般矢量卡尔曼滤波器  58-60
    4.2.2 扩展矢量卡尔曼滤波器  60-61
  4.3 基于卡尔曼滤波器的主用户位置跟踪  61-66
    4.3.1 跟踪问题的数学描述  61-62
    4.3.2 单机动目标跟踪  62-63
    4.3.3 不同运动模式的主用户机动跟踪  63-65
    4.3.4 多模式的机动目标跟踪  65-66
  4.4 对安全的定位精度与快速完成定位的均衡算法  66-68
  4.5 性能仿真结果与分析  68-75
    4.5.1 利用接收信号强度算法对主用户进行定位  69-71
    4.5.2 三种运动模式下的主用户跟踪  71-74
    4.5.3 均衡算法动态采样  74-75
  4.6 本章小结  75-76
第5章 总结与展望  76-78
  5.1 研究工作总结  76
  5.2 研究工作展望  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间的研究成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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