بهبود سنجش مشاركتي طيف در حضور كاربران ثانويه مخرب در شبكه هاي راديو شناختي

Improving Cooperative Spectrum Sensing in the Presence of Malicious Secondary Users in Cognitive Radio Networks

در شبكه‌هاي راديوشناختي سنجش دقيق طيف از اهميت بالايي برخوردار است. نتايج سنجش غلط مي‌تواند هم موجب اتلاف طيف و هم باعث تداخل مضر با كاربران اوليه شود. به منظور بهبود دقت، سنجش مشاركتي طيف كه در آن يك گروه از كاربران ثانويه به طور مشاركتي طيف حضور كاربر اوليه را سنجش مي‌كنند، معرفي مي‌شود. با اين حال، اين روش پنجره‌اي را براي استفاده كاربران مخربي كه ممكن است اقدام به ارسال داده غلط به مركز تركيب داده كنند، باز مي‌كند. اين نوع ارسال داده غلط به مركز تركيب داده كه به شدت مي‌تواند موجب اختلال در عملكرد شبكه شود را اصطلاحاً حملات تحريف داده سنجش يا SSDF گويند. در اين مقاله، با تمركز بر رفتار آماري كاربران ثانويه و با استفاده از الگوريتم EM احتمالات آشكارسازي و هشدار غلط كاربران و در نتيجه حالت صحيح طيف تخمين زده مي شوند. نتايج عددي، بيانگر بهبود عملكرد سنجش مشاركتي طيف در حضور كاربران مخرب نسبت به روش هاي اعتبار پايه رايج به منظور مقابله با حملات SSDF هستند. همچنين نتايج حاصل بيانگر افزايش سرعت سيستم و كاهش هزينه مخابراتي است.

Accurate spectrum sensing is very important in cognitive radio networks. False sensing results in either waste of spectrum or harmful interference to primary users. To improve accuracy, cooperative spectrum sensing, in which a set of secondary users cooperatively sense the presence of the primary user, has emerged. This technique, however, opens a window for malicious users, who may send false data to the fusion center. This kind of sending false data to the fusion center, which can severely disturb the network, is called spectrum sensing data falsification (SSDF) attacks. In this paper, focusing on stochastic behavior of secondary users and using Expectation-Maximization (EM) algorithm, detection and false alarm probabilities and then the true spectrum state are estimated. Numerical results show improvement in cooperative spectrum sensing operation in respect of common reputation based methods for defending against SSDF attacks. The results also show an increasing in system’s speed and a reduction in communication’s cost.