基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法技术

本发明专利技术涉及一种基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法，属于移动通信技术领域，包括：FC按照PU的地理位置选取附近的SU进行CSS，如果SU首次参与CSS则需要向FC进行认证信息的注册，由FC验证后将其注册为合法参与者，并为该设备分配身份密钥以及初始信任分；各个SU对PU信道进行频谱感知，在完成频谱感知后SU根据策略的收益情况选择向FC发送真实或者虚假的局部判决结果；FC收到SU的局部判决结果后，根据判决准则对PU信道做出全局判决；FC将SU的局部判决结果与全局判决结果进行比对之后重新计算SU的信任值，并对感知正确的SU提供奖励；将SU节点的局部判决结果以及更新后的信任值情况记录在区块链上。任值情况记录在区块链上。任值情况记录在区块链上。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法


[0001]本专利技术属于移动通信
，涉及一种基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法。

技术介绍

[0002]随着移动通信技术的不断革新，无线通信逐渐在人们的日常生活中得到广泛应用。随着移动业务和用户数量的不断增加，日益增长的频谱资源需求和频谱资源缺乏之间的矛盾成为制约无线通信发展的瓶颈。然而目前的频谱资源分配主要采用固定授权的方式，该方式将频谱授权给特定用户禁止非授权用户使用，但是已被分配的频谱使用率并不高，存在大量可以被利用的频谱资源。因此，在新一代移动通信网络中动态频谱访问将是必不可少的。认知无线网络通过SU对PU频谱的感知来查找空闲频谱实现动态频谱访问，可以有效解决频谱稀缺问题。但是在缺乏可靠认证的网络系统中，SU的行为无法得到保证，一些SU会发动SSDF攻击促使融合中心判断错误获取自私收益，这样的情况无疑会大大降低CSS的检测性能。而传统的抗SSDF攻击方案大多数致力于增强FC的数据审查能力，通过筛选错误的数据提高CSS的准确率，但是这些方法缺乏对SU恶意行为演化的动力学分析，不能从根本上降低SU发动SSDF攻击概率。
[0003]演化博弈作为一种被广泛应用的方法，为分析网络中群体的行为演化提供了一个数学框架。演化博弈与经典博弈论的不同之处在于，演化博弈对对象的假设不再是理性的，而是有限理性的。它致力于研究博弈的参与者不能完全掌握整个信息，他们的决策会根据每轮博弈的收益信息而改变。在实际的场景中SU是以自身利益最大化为目的，部分SU会为了获取自身最大利益发起SSDF攻击导致合作困境。如何促使SU在CSS中通力合作，一直都是认知无线电领域的热门问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方案。通过提出的区块链信任机制将SU的收益和他们所受信任的程度挂钩，以此降低SU发动SSDF攻击的概率，促使SU的演化稳定策略趋于发送真实的局部判决结果。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法，包括以下步骤：
[0007]S1：FC按照PU的地理位置选取附近的SU进行CSS，如果SU首次参与CSS则需要向FC进行认证信息的注册，由FC验证后将其注册为合法参与者，并为该设备分配身份密钥以及初始信任分；
[0008]S2：各个SU对PU信道进行频谱感知，在完成频谱感知后SU根据策略的收益情况选择向FC发送真实或者虚假的局部判决结果；
[0009]S3：FC收到SU的局部判决结果后，根据判决准则对PU信道做出全局判决；
[0010]S4：FC将SU的局部判决结果与全局判决结果进行比对之后重新计算SU的信任值，
并对感知正确的SU提供奖励；
[0011]S5：将SU节点的局部判决结果以及更新后的信任值情况记录在区块链上。
[0012]进一步，在所述步骤S1中，SU的身份密钥采用非对称加密，实现网络中SU的身份验证。
[0013]进一步，在所述步骤S2中，SU采用能量检测方法对PU信道进行频谱感知，使用费米函数驱动SU策略的变化。
[0014]进一步，步骤S2具体包括以下步骤：
[0015]第i个SU节点的检测过程描述为：
[0016][0017]其中H1和H0分别表示PU信号存在和不存在的假设，s(n)表示SU接收到的PU信号，h
i
表示信道衰落系数，u
i
(n)表示均值为0方差为的加性高斯白噪声，不失一般性，s(n)和u
i
(n)是相互独立的；第i个SU能量检测的检验统计量表示为：
[0018][0019]其中N
S
为采样数量，根据中心极限定理D(y)服从如下高斯分布：
[0020][0021]σ
u2
表示PU信号的方差，在H0的假设条件下诚实的SU节点能量检测的虚警概率为：
[0022][0023]其中ε为能量检测的门限，在H1的假设条件下可以得到诚实的SU节点能量检测的检测概率为：
[0024][0025]如果该SU选择故意发送虚假判决结果，则其虚警概率表示为：
[0026]P
f,m
＝1
‑
P
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0027]检测概率表示为：
[0028]P
d,m
＝1
‑
P
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)。
[0029]进一步，在所述步骤S3中，FC采用大多数投票准则进行全局判决，即只要有一半的SU局部判决结果为信道空闲则全局判决为信道空闲，反之全局判决为信道繁忙。
[0030]进一步，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0031]假设参与CSS的SU数量为N，网络中选择发送真实的局部判决结果的SU节点数量为
h，选择发送虚假的局部判决结果的SU数量为m，若则系统效用FC的全局虚警概率为：
[0032][0033]全局检测概率为
[0034][0035]其中若k＜m，则全局虚警概率为：
[0036][0037]全局检测概率为：
[0038][0039]进一步，在所述步骤S4中，SU的信任值计算采用一种时间衰减函数，即过去的行为对信任值的影响程度会越来越低，SU的奖励根据信任值的比重进行分配。
[0040]进一步，在所述步骤S5中，通过区块链记录每轮CSS中SU节点的感知结果以及信任值情况。
[0041]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出一种认知无线网络中基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方案，可降低SU发动SSDF攻击的概率，提高协作频谱感知的性能。SU在初次参与CSS时，需要向融合中心(Fusion Center,FC)进行认证信息的注册,由FC验证后将其注册为合法参与者，并为该设备分配身份密钥以及初始信任分。之后的信任变化会根据该设备的局部感知结果与FC全局判决结果是否一致给予信任值奖励或者扣除。在本方案中，SU节点参与CSS获得的系统奖励和他们在网络中受信任的程度有关，该机制降低了SU发动SSDF攻击的概率，同时通过区块链记录每轮CSS中SU节点的感知结果以及信任值情况，保证了这些数据的安全。
[0042]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0043]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0044]图1为基于区块链信任机制的演化博弈频谱感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：FC按照PU的地理位置选取附近的SU进行CSS，如果SU首次参与CSS则需要向FC进行认证信息的注册，由FC验证后将其注册为合法参与者，并为该设备分配身份密钥以及初始信任分；S2：各个SU对PU信道进行频谱感知，在完成频谱感知后SU根据策略的收益情况选择向FC发送真实或者虚假的局部判决结果；S3：FC收到SU的局部判决结果后，根据判决准则对PU信道做出全局判决；S4：FC将SU的局部判决结果与全局判决结果进行比对之后重新计算SU的信任值，并对感知正确的SU提供奖励；S5：将SU节点的局部判决结果以及更新后的信任值情况记录在区块链上。2.根据权利要求1所述的基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法，其特征在于：在所述步骤S1中，SU的身份密钥采用非对称加密，实现网络中SU的身份验证。3.根据权利要求1所述的基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法，其特征在于：在所述步骤S2中，SU采用能量检测方法对PU信道进行频谱感知，使用费米函数驱动SU策略的变化。4.根据权利要求3所述的基于区块链信任机制的演化博弈频谱感知方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：第i个SU节点的检测过程描述为：其中H1和H0分别表示PU信号存在和不存在的假设，s(n)表示SU接收到的PU信号，h
i
表示信道衰落系数，u
i
(n)表示均值为0方差为的加性高斯白噪声，不失一般性，s(n)和u
i
(n)是相互独立的；第i个SU能量检测的检验统计量表示为：其中N
S
为采样数量，根据中心极限定理D(y)服从如下高斯分布：为采样数量，根据中心极限定理D(y)服从如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴辰，张祖凡，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：