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专利号: 2022110651041
申请人: 电子科技大学长三角研究院(衢州)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,基于的应用场景包括:主用户PU、次用户SU,在不可信的无线网络环境下,各次用户SU竞争使用主用户PU空闲信道;

不可信的无线网络环境具体为针对因各节点频谱感知能力参差不齐、节点可能因为自身通信需求而隐蔽性发布误导性频谱感知结果的行为;

具体共享方法包括以下步骤:

S1、每个次用户SU通过控制信道广播其是否有数据发送需求,若第i个次用户SU参与了频谱感知,则同时广播自己的频谱感知值SNRi(t),t表示第t个时隙;

S2、所有次用户根据自身的频谱感知值与接收到的其他次用户的频谱感知值,得到全网的协作频谱感知结果SNR(t);

S3、每个次用户各自的积分值与信誉值更新方式为:积分值和信誉值依据得分曲线获得,得分曲线满足参与频谱感知的各SU的频谱感知值与频谱感知结果融合值的差值x=|SNR(t)‑SNRi(t)|越小,得分越多,即得分曲线呈单调递减趋势;并通过控制信道广播各自更新后的积分值与信誉值;

信誉值用作节点的置信度,低于基础信誉值的节点,认为是非诚实次用户DSU,失去使用空闲共享频谱资源的机会;

S4、若存在信誉值小于基础信誉的次用户SU,则该次用户SU在本轮失去申请空闲信道的资格;

S5、若本时隙全网的协作频谱感知结果大于判断PU信道忙闲的门限值,则认为主用户PU当前信道不空闲,执行步骤S7;否则执行步骤S6;

S6、本时隙积分值最高的次用户SU获得本时隙生成区块和使用主用户PU空闲信道的权利,该次用户SU使用主用户PU本时隙空闲信道发送需要发出的数据,数据发送成功后,对其本时隙积分值减去发送代价,得到其本时隙积分值;返回步骤S1进行下一时隙的主用户PU空闲信道竞争;

S7、本时隙积分值最高的次用户SU将基于本时隙全网的协作频谱感知结果、各次用户SU的频谱感知值、各次用户SU本时隙最新的积分值和信誉值,形成本时隙的区块,并写入区块链;返回步骤S1进行下一时隙的主用户PU空闲信道竞争。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,步骤S2还包括:在一个时隙中,次用户SU进行频谱感知结果融合时,非诚实的次用户SU会根据自身对主用户PU的频谱感知值来决策在本时隙是否篡改自身的频谱感知值。

3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,非诚实的次用户SU篡改自身的频谱感知值的实现过程为:当εi(t)‑SNRi(t)<d时,非诚实的次用户SU将自身频谱感知值增加至 以使得全网的频谱感知结果融合后大于判断PU信道忙闲的门限值;当SNRi(t)‑εi(t)<d时,非诚实的次用户SU将自身频谱感知值减小至以使得全网的频谱感知结果融合后小于判断PU信道忙闲的门限值;

其中,εi(t)是第t个时隙第i个次用户SU频谱感知的门限值,SNRi(t)表示在第t个时隙第i个次用户SU感知到的主用户PU信号的信噪比, 为第t个时隙第i个非诚实次用户SU篡改后的感知到的主用户PU信号的信噪比,d为参数。

4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,非诚实的次用户SU篡改自身频谱感知值不成功的概率为Pr,其计算式为:其中,H(t)=1表示在第t个时隙全部参与频谱感知的诚实SU的感知结果融合判断PU信道为空闲,H(t)=0表示在第t个时隙全部参与频谱感知的诚实SU的感知结果融合判断PU信道为繁忙,D(t)=1表示在第t个时隙有非诚实SU参与的感知结果融合判断PU信道为空闲,D(t)=0表示在第t个时隙有非诚实SU参与的感知结果融合判断PU信道为繁忙;H(t),D(t)表示非诚实SU执行非诚实行为的情况;H(t)=1,D(t)=1表示在第t个时隙全部参与频谱感知的诚实SU的感知结果融合判断PU信道为空闲,且在第t个时隙有非诚实SU参与的感知结果融合判断PU信道为空闲;H(t)=0,D(t)=0表示在第t个时隙全部参与频谱感知的诚实SU的感知结果融合判断PU信道为繁忙,且在第t个时隙有非诚实SU参与的感知结果融合判断PU信道为繁忙。

5.根据权利要求4所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,所有诚实SU以Pa的概率来选择是否参与本时隙内的频谱感知,Pa的取值通过求解以下优化问题得到:其中,ci(t)表示在第t个时隙第i个SU参与频谱感知相比较不感知时需要消耗得额外能量;const是额外能量消耗的上限;γ表示感知准确度;e(t)=1表示感知结果融合判断PU为空闲;e(t)=0表示感知结果融合判断PU为繁忙;s(t)=1表示第t个时隙内,经过共识之后有SU竞争胜出,并且该SU成功发送数据;s(t)=0表示第t个时隙内,经过共识之后有SU竞争胜出,并且该SU未成功发送数据;εi(t)是第t个时隙第i个SU能量感知的门限值,SNR(t)表示融合后的PU信号信噪比,ε(t)表示融合后的能量感知的门限值,用概率Puse(t)衡量一个时隙是否有数据包的成功传输具有不确定性,Puse(t)表示SU成功发送数据的概率,表示概率阈值。

6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,步骤S3更新各自的积分值与信誉值,具体为:对于第i个次用户SU,计算其本时隙获得的积分值 和信誉值 后,

第i个次用户SU积分值的更新公式为:

第i个次用户SU信誉值的更新公式为:

7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,对于第i个次用户SU,其自身的频谱感知值,计算式为:其中, 分别表示在第t个时隙第i个SU感知到的信道衰落功率、PU

信号功率和信道噪声功率。

8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,全网的协作频谱感知结果的计算式为:其中,ωi(t)是第t个时隙内第i个次用户SU在感知结果融合时的权值,N(t)是在第t个时隙时参与频谱感知的次用户SU数量。

9.根据权利要求8所述的一种基于区块链的频谱感知与可信共享方法,其特征在于,ωi(t)的计算式为: