[发明专利]基于迭代攻击检测的联合压缩频谱感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带认知无线电（Wideband Cognitive Radio）的智能通信领域，具体涉及一种联合压缩频谱感知方法。

背景技术

在认知无线电（Cognitive Radio，CR）网络中，CR用户在整个工作带宽上寻找暂时未被主用户占用的空闲频谱，在不干扰主用户正常通信前提下，CR用户通过动态频谱接入方式使用空闲频谱，从而提高频谱利用效率，一定程度上解决频谱稀缺问题。快速准确的频谱感知技术是实现CR系统的重要前提，随着宽带无线网络的广泛应用，频谱感知开始面临更多技术挑战。

在常规频谱感知算法中，获取信号时需要以满足奈奎斯特准则的速率对信号进行采样，宽带频谱感知需要感知的频谱宽度可能高达数GHz，满足这种采样条件的高速模数转换器从技术和成本的角度来看都难以实现。考虑到宽带CR网络中信号频谱的稀疏性，压缩感知（Compressive Sensing，CS）技术为宽带频谱感知提供了解决思路。CS理论指出，如果一个高维信号在某个变换域是稀疏或近似稀疏的，则可以将高维的信号投影到测量矩阵上，得到低维的测量向量，然后通过求解一个优化问题从测量向量中以很高的概率准确地重构出原信号。

为了克服衰落信道的影响，一般采用多个CR用户联合频谱感知的方式来获得空间分集增益并提高感知的准确度。在实际应用中，CR网络内可能存在一些恶意CR用户，它们利用合法CR用户避让主用户的通信特点，通过模仿主用户的传输特征来接入空闲的授权频段，并使其他合法CR用户误认它是主用户，从而达到非法占用空闲频谱，增加自身频谱利用机会的目的。这种非法占用频谱的攻击行为被称作模仿主用户攻击（Primary User Emulation Attack,PUEA），进行这种攻击的CR用户被称作恶意CR用户或伪主用户。PUEA是CR网络中常见的一种攻击方式，可以给恶意CR用户带来更多的传输机会，但是会使其他CR用户的性能降低，影响整个CR网络的公平和安全。现有的方案存在成本过高、或与CR技术尽量不对主用户造成影响的理念相违背。

发明内容

本发明是为了提高频谱感知的可靠性，从而提供一种基于迭代攻击检测的联合压缩频谱感知方法。

基于迭代攻击检测的联合压缩频谱感知方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤一、在认知无线电系统中，各认知无线电用户将本地低维测量结果向量y_t发送到融合中心；

步骤二、融合中心根据公式：

mins~f||s~f||1,s.t.||Θs~f-yt||2≤σn~---(1)]]>

对各认知无线电用户发送的本地低维测量结果向量y_t逐一进行稀疏信号重构，获得各认知无线电用户重构的稀疏信号

式中：Θ是局部傅里叶变换矩阵；K为重构稀疏信号中的非零分量的稀疏信号的数量；且K<<N；N为认知无线电系统中的用户总数；勭为噪声的标准差；||·||₁表示一阶范数；||·||₂表示二阶范数；

并根据公式：