专利名称：中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及认知用户资源分配，具体涉及一种中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，可用于认知无线网络。
背景技术：
由于可用频谱资源的有限性，随着无线通信技术和业务的不断增长，传统的固定频谱分配模式必定会造成频谱资源的稀缺。为了解决频谱资源的稀缺，人们提出了认知无线网络，该网络中的认知用户可以在不干扰授权用户正常通信的情况下伺机利用空闲的授权频谱，提高频谱的利用率。具体来说，当信道未被授权用户占用而处于空闲状态时，认知用户可以接入空闲信道进行通信；当信道被授权用户占用时，认知用户则立即停止在此信道的通信并切换到其它空闲信道继续通信。中心式认知无线网络包括认知用户和认知用户基站。为了伺机利用空闲的授权频 谱，认知无线网络需要依赖认知用户间的协作来感知当前通信环境，包括频谱使用情况、授权用户的地理位置、可用通信系统或网络、可用服务等，认知用户基站结合相关规定和既有经验对这些感知信息进行分析、学习，并根据端到端目标做出决策，满足认知用户的需求。这个过程称为认知环。在认知无线网络中，多个认知用户往往要竞争稀缺的频谱资源，在感知过程中，有些认知用户为了占用频谱，通过篡改感知信息，误导认知用户基站的判断；在频谱使用过程中，有些认知用户也会由于自私或者恶意破坏等原因出现功率超标、模仿主用户信号特征、授权用户出现时不退避等恶意行为。这种由认知无线网络内部认知用户恶意行为导致的攻击称为软安全攻击。软安全攻击破坏认知无线网络感知和学习的准确性，使得认知环不可信，导致网络性能下降。为了消除软安全攻击，需要对认知用户进行信任管理。对认知用户进行信任管理是解决无线网络内部认知用户软安全攻击最有效的措施，通过监控认知用户的异常行为，对其进行信任评估，建立基于信任的决策机制从而达到消除软安全威胁的目的。对中心式认知无线网络中的认知用户进行信任管理，典型的研究成果有S. Parvin et al.在 Proc. of IEEE International Conferenceon Advanced Information Networking and Applications 上发表的文章“TowardsTrust Establishment for Spectrum selection in Cognitive Radio Networks，，和Hui-fang Chen et al.在 Journal of Zhejiang University-Science A 上发表的文章“Reputation-based linear cooperation for spectrum sensing in cognitive radionetwork”，这些技术是以本地检测结果和总决策结果一致的次数与总检测次数的比值作为信任值。存在的问题是现有技术忽略了认知用户在频谱使用过程中的恶意行为，只关心认知用户在频谱感知过程中的恶意行为。并且，信任值的度量过于简单，当认知用户具有动态个性，即认知用户并不始终从事恶意攻击或者诚实协作，而是在二者之间随机震荡时，这种度量的更新无法及时跟踪认知用户个性的变化。另外，有的攻击行为会干扰授权用户，有的攻击仅对认知用户造成影响，现有的技术无法对认知用户的攻击行为进行区分。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，同时考虑认知用户感知过程和频谱使用过程中的恶意行为，可及时发现认知用户个性的变化，能够对攻击行为进行区分，减少对授权用户的影响。为了实现上述目的，本发明的中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，包括如下步骤(I)初始化将认知用户基站CBS内证据数据库中的所有感知证据指示器初始化为0，将认知用户基站CBS内证据数据库中的所有礼节证据指示器初始化为I ;
若认知用户SUi首次加入认知无线网络，认知用户基站CBS在其信任数据库为认知用户SUi添加一条信任记录，用于存放感知信誉值和礼节信誉值相关信息，在证据数据库中为认知用户SUi添加两个证据记录表，分别存放与感知证据和礼节证据相关信息，其
中，i G {1,2, 3,......P}，P为认知用户个数，认知用户基站CBS将认知用户SUi的感知信
誉值和礼节信誉值分别初始化为SR0和ERtl ；若认知用户SUi不是首次加入网络，则转步骤(2);(2)频谱感知(2a)认知用户SUi进行本地信号检测，并将检测出的本地感知结果上报给认知用户基站CBS ；(2b)认知用户基站CBS提取认知用户SUi的感知信誉值，并将感知信誉值映射为数据融合权重Wi, i G {1,2, 3,......P}，P为认知用户个数；(2c)认知用户基站CBS根据上述数据融合权重对检测结果进行融合，数据融合按照如下公式进行
，其中 t = [SRfflax-SRfflin] X ^ +SRfflin,低信誉区[SRmin, t’ ]，其中 t’ = [SRmax-SRmin] X a +SRmin, 模糊区； 然后，将感知信誉值处在高信誉区的认知用户的数据融合权重置为I ;将低信誉区的置为0 ;将模糊区的置为其感知精确度，该感知精确度Ac(U)通过如下公式计算 Aciu) = sr^-SRmm , SRm^-SRnm, 其中，SRmax和SRmin分别为感知信誉取值区间的最大值和最小值，SR(U)为认知用户u的感知信誉值。
4.根据权利要求I所述的中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，其中所述步骤(3a)所述的认知用户基站CBS根据上述本地感知结果和最终融合结果统计认知用户SUi的本次感知证据，按如下步骤进行 (3al)认知用户基站CBS将认知用户SUi的本地感知结果[statel state2 state3…staten... statem]与最终融合结果[ychl ych2 ych3... yChn... yciJ 做差，得到差值向量 D,I < n < m, m为本地需要检测的信道个数； (3a2)将正确证据的指示器r(x ，x )置为差值向量D中O的个数，将虚警证据Xfa的指示器r(Xfa，T )置为差值向量D中I的个数，将漏检证据Xmd的指示器r(Xmd，t)置为差值向量D中-I的个数，其中，T表示认知用户SUi第T次参与感知过程。
5.根据权利要求I所述的中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，其中步骤(3b)所述的确定计算认知用户SUi感知信誉值时采用的感知窗口 WSt，是按如下规则进行令T表示认知用户SUi进行第T次感知信誉值计算，认知用户基站CBS分别统计第T次和第T-I次感知信誉值计算时在感知窗口 WST_i内感知证据中的错误率，其中，感知窗口 WST_i为第T-I次感知信誉值计算时采用的计算窗口，若前者的错误率大，则WSt =WS^/2，且WSt彡1，若后者的错误率大，WSt =WShX2，且WSt彡T-1，否则，错误率相等，WS1 = WSh。
6.根据权利要求I所述的中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，其中所述步骤(5b)中感知时长为认知用户SUk从入网来参与的总感知次数，在线时长为认知用户SUk从入网来经历的总感知次数。
7.根据权利要求I所述的中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，其中步骤(8a)所述的确定计算成功用户SUw礼节信誉时采用的礼节窗口 WEy，是按如下规则进行令Y表示认知用户SUw进行第Y次礼节信誉值计算，认知用户基站CBS分别统计第Y次和第Y-I次礼节信誉值计算时在礼节窗口 WEp1内礼节证据中的违规率，其中，礼节窗口 WE"为第Y-I次礼节信誉值计算时采用的计算窗口，若前者的违规率大，则WEy =WEyV2，且WEy彡1，若后者的违规率大，则，WEy =WEY_iX2，且WEy彡T-1，否则，违规率相等，WEy = WEh。
全文摘要
本发明公开一种中心式认知无线网络中基于信誉值的资源分配方法，主要解决认知用户在认知环中双角色带来的资源分配新问题。其实现步骤为认知基站CBS收集认知用户本地感知信息并依据其感知信誉值融合感知信息得到空闲信道列表和本次感知证据；CBS根据有效感知证据计算感知信誉值；认知用户向CBS申请信道，CBS根据信道申请情况结合认知用户的信道竞争力分配信道；在信道使用过程中，异常行为监控系统收集礼节行为证据，CBS根据礼节行为证据计算认知用户礼节信誉值。本发明可及时发现认知用户个性变化，能够对攻击行为进行区分，减少对授权用户的影响，可用于中心式认知无线网络中认知用户的资源分配。
文档编号H04W16/14GK102724678SQ201210230640
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者原蓓蓓, 李红宁, 李雷, 裴庆祺 申请人:西安电子科技大学