无人机通信中的物理层安全传输技术

发布时间：2021-09-01 23:34

　　无人机的高度机动性允许通信运营商迅速灵活地部署通信基础设施,所以无人机通信在未来移动通信产业中拥有巨大的应用前景。然而,由于空对地（A2G）通信相较于地面通信更容易遭受恶意地面节点的窃听攻击,无人机通信面临严峻的安全挑战。与基于密钥体系的传统通信安全技术不同,物理层安全技术利用信道特征来保证信息的传输安全,不需要安全密钥,从而避免了密钥的分发和管理中存在的安全漏洞。作为影响信道质量的关键因素,A2G信道特性和无人机的移动性会给无人机通信中的物理层安全带来新的挑战和机遇。然而,无人机通信中的物理层安全传输技术尚处于起步阶段,大量的相关问题亟待研究解决。本文首先研究了无人机通信中的平均安全速率最大化问题。无人机的移动性为通信网络设计带来了新的自由度,本文通过设计传输功率以及无人机轨迹来提高平均安全速率。所考虑系统由地面信源、无人机中继、地面合法接收机和地面窃听端构成,由无人机中继将信源的信息转发给合法接收机。在该场景下,本文建立了一个以实现平均安全速率最大化为目标的优化模型,该模型以信源和中继的传输功率以及无人机的坐标为自变量。平均安全速率最大化问题是一个大规模非凸优化问题,难以求解。本文... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词表
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 相关研究分析
        1.2.1 无人机通信
        1.2.2 物理层安全通信
        1.2.3 无人机通信中的物理层安全
    1.3 研究动机与意义
    1.4 主要研究内容与创新
    1.5 本论文的结构安排
第二章 无人机通信中的平均安全速率最大化技术研究
    2.1 引言
    2.2 系统模型与问题建模
        2.2.1 系统模型
        2.2.2 问题建模
    2.3 固定轨迹下的平均安全速率最大化功率分配
        2.3.1 凹函数之差问题
        2.3.2 凹凸过程
        2.3.3 拉格朗日对偶方法
        2.3.4 特殊场景分析
    2.4 固定功率下的平均安全速率最大化轨迹设计
        2.4.1 凸近似问题
        2.4.2 序列凸规划
        2.4.3 特殊场景分析
    2.5 以平均安全速率最大化为目标的功率和轨迹交替优化
    2.6 性能评估
    2.7 本章小结
第三章 无人机通信中的安全能效最大化技术研究
    3.1 引言
    3.2 系统模型与问题建模
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 问题建模
    3.3 固定轨迹下的安全能效最大化功率分配
        3.3.1 凹凸过程
        3.3.2 拉格朗日对偶方法
    3.4 固定功率下的安全能效最大化轨迹设计
        3.4.1 分式规划问题
        3.4.2 丁克尔巴赫方法
        3.4.3 序列凸规划
    3.5 以安全能效最大化为目标的功率和轨迹交替优化
    3.6 性能评估
    3.7 本章小结
第四章 无人机通信中的多点安全传输技术研究
    4.1 引言
    4.2 系统模型与问题建模
        4.2.1 系统模型
        4.2.2 问题建模
    4.3 基于虚拟基站的多点安全传输方案
        4.3.1 基于栈的深度优先分支定界算法
        4.3.2 改进最小闭包球算法
        4.3.3 旅行商问题
    4.4 性能评估
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录 A 引理2.1的证明
附录 B 引理2.2的证明
附录 C 引理2.4的证明
附录 D 引理3.1的证明
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3377860