认知无线电频谱感知的最优化干扰理论与技术研究

The performance of a cognitive radio network is largely dependent on its spectrum sensing accuracy. In the next generation tactical cognitive radio network based electronic warfares, the enemy cognitive radio networks could barely function properly when its sensing process is highly attacked. This project aims to address this problem: How to optimally jam the spectrum sensing of cognitive radio networks. Focus will be the research on the optimal sensing deception strategies by an adversary, whose goal is to degrade the performances of local spectrum sensing and cooperative spectrum sensing of the targetting cognitive radio network, based on which investigations of sensing deception strategies by multiple collaborative adversaries toward local spectrum sensing and cooperative spectrum sensing will be carried out. Further analyses on the impacts of wireless propagation environments to the above sensing deception strategies will be given. Verifications of the proposed sensing deception strategies will be fulfilled by computer simulations. The thoery and methodology of the optimal sensing deception in cognitive radio forms the basis for the design of next generation tactical anti-jamming cognitive radio networks and the design of jamming the enemy cognitive radio networks.

频谱感知的准确性决定着认知无线电网络的性能，在新一代军用认知无线电网络对抗中，如果能有效的干扰敌方认知无线电的频谱感知过程，将使得敌方的认知无线电网络瘫痪。本项目拟解决这个问题：如何最优化的干扰认知无线电的频谱感过程。 重点研究单节点干扰机对本地频谱感知、协作频谱感知的最优化干扰方法，探讨多节点联网干扰机干扰本地频谱感知、协作频谱感知的策略，分析不同无线传播环境对单节点干扰机及多节点联网干扰机干扰策略的影响，完成计算机仿真验证。 认知无线电频谱感知的最优化干扰理论问题的解决，将对下一代军用抗干扰认知无线电网络的设计、对敌认知无线电网络干扰机的设计，具有指导意义。

针对认知网络频谱感知干扰最优化问题，本项目围绕最优感知干扰理论模型、最优干扰方法、认知网络对抗场景，研究了单节点干扰机对本地频谱感知、协作频谱感知，多节点联网干扰的最优干扰理论与关键技术。通过解决相应理论问题，突破现有方法的局限，提出了一系列认知干扰最优理论模型和最优干扰方法。在单节点干扰机对本地频谱感知最优干扰方面，提出了在干扰机频谱感知不确定性下的最优感知干扰模型与方法，以及不同衰落信道下最优干扰理论与关键技术；针对现代电子对抗立体化态势，提出了认知网络参与者空间模型的频谱感知对抗算法，进一步完善了最优感知干扰理论模型，推进了模型由理论向实用的发展；在实际军事对抗应用中，提出了不同干扰行为的最优协作干扰模型。在单节点干扰机对协作频谱感知最优干扰方面，为应对认知网络瞬时变化，智能分析网络参与者动态行为，出了一种基于机器学习的安全频谱感知框架；针对干扰实施阶段的不同，从认知用户独立干扰、感知信息发送阶段干扰、融合中心决策干扰等角度，探索了协作频谱感知最优干扰方法。在多节点联网感知最优干扰方面，探索了基于博弈论的多节点联网频谱感知干扰模型，研究了多个攻击者在攻击成本和干扰效益之间存在相互矛盾的目标和权衡，提出了提高网络整体干扰能力的博弈论认知干扰模型；针对多节点联网干扰不同干扰方式的协作感知干扰，提出了一种模拟授权用户攻击和认知用户篡改攻击有效协作的最优干扰方法。项目不断延伸、扩展最优感知干扰理论模型，求解最优干扰方法和核心技术，并将其应用到现实军事通信对抗场景，为认知干扰技术由理论到实用，为下一代电子对抗技术——认知电子战的研究和部署提供了理论依据和技术支持。