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基于博弈论的认知无线电网络数据伪造对抗研究

2015-07-20 09:52 来源:学术参考网 作者:未知

军用认知无线电网络面临的一个根本性挑战就是如何解决好频谱感知问题,即网络中的次用户(SU)获悉主用户(PU)是否正在占用频谱资源。然而,单个作战通信节点独立感知的准确性将受到路径损耗和衰落的严重影响,为了解决这些问题,多个作战通信节点的协作频谱感知方法应运而生。协作频谱感知在优化主用户及信道感知数据的同时也为感知的安全性带来了新的严峻挑战。
  1 博弈描述
  本文中只考虑存在两个次用户的情况,即一个次用户为我方诚实的作战通信节点,另一个为被敌方俘获的恶意的协作感知节点。在模型的讨论分析中,为简便起见,将诚实的我方节点和恶意的被俘获节点分别用玩家[i]和玩家[j]代替。军用认知无线电网络中的每个次用户都会时刻检测网络并感知主用户是否存在。为了下面的分析,用[E]代表主用户占用频谱,用[L]代表主用户没有出现,频谱处于闲置状态。[PE]和[PL]分别代表频谱是否被占用的先验概率。在博弈的过程中由于玩家[i]并不知道玩家[j]被俘获,双方还将继续进行协作和数据的共享。用[εi]表示玩家[i]的观测值,在整个检测过程中玩家[i]将检测到[n]个可能的值:[ν1,ν2,…,νn。]由于检测过程中每个玩家将独自进行检测,所以检测值之间是相互独立的。在协作过程中玩家[i]会将其本地观测值[εi]发送给玩家[j,]如果玩家[j]是恶意的,它将会发送给玩家[i]一个错误的本地观测值[ε?j。]变量[ε?j]将取决于玩家[j]的攻击策略以及[εi,][εj]的值。
  博弈过程涉及的元素如下:
  玩家类型:博弈的过程中,玩家[j]的类型空间[θj]={诚实,恶意}。玩家[i]认为玩家[j]是恶意的先验概率为[βm,]玩家[i]的类型[Ci=(θi,εi)。]
  玩家行动:玩家[i]的行动是对主用户是否存在进行判断,而玩家[j]的行动则是决定是否向玩家[i]发送错误本地观测值[ε?j。]
  玩家策略:玩家[i]的策略是报告主用户存在的概率[Pi,][Pi]的大小取决于玩家[i]的观测值[εi]以及玩家[j]的发送值[εj。]玩家[j]的策略则是发送[νn,][n=1,2,…,N]中某一个值的概率[Pj,][Pj]的值将取决于玩家[j]的攻击策略。[(πi,πj)]分别为玩家[i]和玩家[j]可能的策略组合,[Pi,][Pj]可以分别用条件概率[ρi(?Ci,εj)],[ρj(?Ci,Cj)]表示。
  玩家收益:用[CY]表示玩家[i]在主用户实际存在而做出不存在的错误判断受到的损失,[CN]则是在主用户不存在而玩家[i]错误地认为存在时受到的损失。在给定观测值[εi,][εj]类型[θj,]策略[ρj,]玩家[i]的预期收益可表示为:

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