Technology of Network & Communication
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554-560

UAV secure communication optimization design under probabilistic line-of-sight air-ground channels

UAV secure communication optimization design under probabilistic line-of-sight air-ground channels
Xu Yuxuan1
Cui Miao1
Zhang Guangchi1
Chen Wei2
1. School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2. Guangdong Institute of Environmental Geology Exploration, Guangzhou 510080, China

摘要

This paper considered the physical-layer security of information transmission in an unmanned aerial vehicle(UAV) multi-user communication system, where a UAV communicated with multiple users on the ground, with the presence of an eavesdropper on the ground trying to intercept the confidential information sent from the UAV to the users. It modeled the channels between the UAV and all ground nodes as more accurate probabilistic LoS(line-of-sight) channels. This paper studied maximizing the minimum average secrecy rate of all users by jointly designing the 3D trajectory of the UAV and the user scheduling, under the constraints of UAV fight conditions and the discrete user scheduling parameters. To solve the optimization design problem for the UAV secure communication system under the probabilistic LoS channel model, this paper first decoupled it into three sub-problem, then solved the three sub-problems one by one, by using the integer relaxation and successive convex approximation methods, and finally obtained the 3D flight trajectory of UAV by using the block coordinate descent method. Based on the instantaneous channel state information obtained during the UAV's flight, it further proposed a real-time optimization algorithm for UAV speed and user scheduling. This algorithm formulated the optimization problem into a linear programming problem and solved it by using the interior point method. Simulation results show that compared to the existing benchmark algorithms, the trajectory optimization of UAV based on the probabilistic LoS channel model can significantly improve the secrecy rate of the system, and the proposed real-time optimization algorithm for speed and user scheduling can further improve the secrecy rate performance.

基金项目

广东省科技计划资助项目(2022A0505050023,2022A0505020008)
广东特支计划资助项目(2019TQ05X409)
智慧城市物联网国家重点实验室(澳门大学)开放课题项目(SKL-IoTSC(UM)-2021-2023/ORPF/A04/2022)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2022.05.0308
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2023年第40卷 第2期
所属栏目: Technology of Network & Communication
出版页码: 554-560
文章编号: 1001-3695(2023)02-040-0554-07

发布历史

[2022-08-29] Accepted Paper
[2023-02-05] Printed Article

引用本文

徐煜轩, 崔苗, 张广驰, 等. 概率视距空地信道下的无人机安全通信优化设计研究 [J]. 计算机应用研究, 2023, 40 (2): 554-560. (Xu Yuxuan, Cui Miao, Zhang Guangchi, et al. UAV secure communication optimization design under probabilistic line-of-sight air-ground channels [J]. Application Research of Computers, 2023, 40 (2): 554-560. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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