Resource Allocation for Secure Multi-UAV Communication Systems with Multi-Eavesdropper
在本文中，我们研究的资源分配和轨迹设计的安全无人机（UAV）启用的通信系统，其中多个多用途的无人机基站被派遣提供安全的通信，以多个合法的地面用户（GU）存在多个窃听者（Eves）。具体地，通过利用正交频分多址（OFDMA），活动的UAV基站可以经由所分配的子载波与其期望的地面用户通信，而空闲的UAV基站可以同时用作干扰器以用于通信安全性提供。为了实现安全通信中的公平性，通过联合优化通信/干扰子载波分配策略和无人机飞行轨迹，同时考虑多无人机之间的最小安全距离、最大巡航速度、初始/最终位置以及圆柱形禁飞区（NFZ）的存在等约束条件，最大化每个用户的平均最小保密率.该设计被配制成一个混合整数非凸优化问题，这是一般棘手的。随后，提出了一种计算效率高的迭代算法来获得次优解。仿真结果表明，所提出的迭代算法的性能可以显着提高平均最小保密率相比，各种基线方案。
2020-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for Secure UAV Communication Systems
在本文中，我们研究的资源分配和轨迹设计的节能安全无人机（UAV）通信系统中，一个无人机基站服务于多个合法的地面用户存在一个潜在的窃听。我们的目标是通过联合优化其发射功率，用户调度，轨迹和速度来最大限度地提高无人机的能源效率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到最大可容忍的信号噪声比（SNR）泄漏，每个用户的最低数据率要求，和窃听者的位置不确定性。提出了一种迭代算法，以获得一个有效的次优解。仿真结果表明，与采用恒速直线飞行轨迹的简单方案相比，该算法在满足通信安全约束的情况下，可以显着提高系统的能量效率。
2019-01-27 cs.IT math.IT
Joint Optimization of a UAV's Trajectory and Transmit Power for Covert Communications
这项工作考虑了在无人机（UAV）网络的背景下的隐蔽通信，旨在隐藏无人机，用于在被监控的场景中传输关键信息，并且不允许通信。具体地，作为发射器的UAV意图隐蔽地向合法接收器（Bob）发送信息，以避免被具有Bob和/或Willie处的位置不确定性的监护人（Willie）检测到。为了提高所考虑的隐蔽通信性能，我们更喜欢联合优化无人机的轨迹和发射功率方面的最大化的平均隐蔽传输速率从无人机到鲍勃受到传输中断约束和隐蔽性约束。公式化的优化问题是很难直接解决，由于棘手的约束。因此，我们首先采用保守近似将约束转化为确定性形式，然后应用一阶限制性近似将优化问题转化为凸形式。通过应用逐次凸逼近（SCA）技术，一个有效的迭代算法来解决优化问题。我们的研究表明，开发的联合轨迹和发射功率优化方案实现了显着更好的隐蔽通信性能相比，一个基准计划。
2019-07-02 cs.IT math.IT
Secure UAV-to-Ground MIMO Communications: Joint Transceiver and Location Optimization
无人飞行器（UAV）由于其优越的信道质量而被预见构成有前途的机载通信设备。但是无人机对地（U2G）通信很容易被窃听。因此，我们设想了一个复杂的物理层安全解决方案，以提高多天线辅助U2G系统的保密率。利用随机矩阵理论推导了U2G MIMO窃听信道的保密率。然后将得到的显式表达式应用于MIMO收发器和UAV位置的联合优化中，该联合优化依赖于交替优化技术。我们的数值计算结果表明，联合收发器和位置优化的设想有利于安全通信，即使在具有挑战性的情况下，其中的合法渠道的机密信息是劣于窃听信道。
2022-07-10 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of Low-Altitude UAV-Enabled Secure AF Relaying with Cooperative Jamming and SWIPT
提出了一种新的协同安全无人机（UAV）辅助传输协议，其中源（Alice）在地面窃听者（Eve）存在的情况下，通过能量受限的UAV安装放大转发（AF）中继向目的地（Bob）发送机密信息。我们采用目的地辅助协同干扰（CJ），以及同时无线信息和功率传输（SWIPT）在无人机安装中继，以提高物理层安全（PLS）和传输可靠性。假设一个低空无人机，我们推导出连接概率（CP），保密中断概率（SOP），瞬时保密率，和平均保密率（ASR）的建议协议在空-地（AG）信道，这是建模为莱斯衰落与仰角相关的参数。通过仿真，我们验证了我们的理论结果，并证明显着的性能改善，我们的协议相比，传统的传输协议与地面中继和基于无人机的传输协议，没有目的地辅助干扰。最后，我们评估了不同的系统参数和不同的无人机的位置对所提出的协议的ASR的影响。
2019-06-17 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Cooperative Secure Transmission in Multi-UAV Enabled Wireless Networks
研究了一种多个潜在窃听者存在下的多无人机协同安全传输方案。具体而言，多个源无人机（SUAVs）向多个合法地面用户发送机密信息，同时多个干扰无人机（JUAVs）协同向多个窃听者发送干扰信号，以提高合法用户的可达保密率。考虑到无人机的能量预算有限，本文的目标是在无人机机动性和最大发射功率约束下，通过联合优化无人机轨迹、发射功率和用户调度，最大化系统保密能量效率（SEE），即单位能量消耗可达到的保密率。由此产生的优化问题是一个非凸的混合整数分数优化问题，这是具有挑战性的解决。将原问题分解为3个子问题，利用块坐标下降法和Dinkelbach方法，结合逐次凸逼近技术，提出了一种高效的迭代算法.仿真结果表明，所提出的方案优于其他基准显着的系统SEE。
2019-12-04 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity of UAV-Enabled Multicast Channel: Joint Trajectory Design and Power Allocation
研究了一种支持无人机的多播信道，在该信道中，无人机作为移动发射机向一组$K$地面用户传递公共信息。我们的目标是在一个有限的无人机通信周期，受其最大速度约束和平均发射功率约束的能力，这个信道的特征。为了实现该容量，无人机应该使用跨越整个通信周期的足够长的代码。因此，通过联合优化UAV的轨迹和随时间的发射功率分配，经由最大化$K$用户的最小可实现时间平均速率来实现多播信道容量。然而，这个问题是非凸的，很难得到最优解。为了解决这个问题，我们首先考虑一个放松的问题，忽略最大无人机速度约束，并通过拉格朗日对偶方法获得其全局最优解。最优解表明，无人机应悬停在有限数量的地面位置，在每个位置的最佳悬停时间和发射功率。其次，基于多点悬停的解决方案，提出了一种连续悬停飞行轨迹设计方法，并在最大速度约束下得到了相应的最优发射功率分配。数值结果表明，本文提出的无人机轨迹和发射功率联合优化方法显著提高了无人机多播信道的可达速率，并且性能也大大优于传统的发射机位置固定的多播信道。
2018-01-31 cs.IT math.IT
Integrated Sensing, Navigation, and Communication for Secure UAV Networks with a Mobile Eavesdropper
本文提出一种面向安全无人机网络的通感算导航一体化框架，通过复用人工噪声进行干扰与感知，利用扩展卡尔曼滤波估计移动窃听无人机状态，并采用分治法联合优化导航与稳健资源分配，实现安全通信与感知的最优权衡。
2023-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Dual-UAV-Enabled Secure Communication and Sensing for A2G-ISAC Systems with Maneuverable Jamming
本文针对空地一体化感知与通信系统，提出双无人机协同的安全通信与感知方案，通过联合优化轨迹与波束成形提升平均保密速率与感知性能，采用分阶段优化结合多种凸优化技术求解非凸问题。
2025-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Secure UAV Communications
在这封信中，我们研究了安全通信问题的无人机（UAV）使能网络的智能反射面（IRS）从物理层安全的角度来看。具体地，IRS被部署为在存在窃听者的情况下辅助从UAV到地面用户的无线传输。这项工作的目标是通过联合优化IRS的相移以及UAV的发射功率和位置来最大化保密率。然而，由于非线性和非凸的目标函数和约束条件，制定的问题是很难直接解决。利用分式规划和逐次凸逼近技术，将原问题分解为三个子问题，再将三个子问题转化为凸问题。接下来，提出了一种低复杂度的交替算法来有效地解决具有挑战性的非凸问题，其中在每次迭代中获得发射功率和相移的封闭形式的表达式。仿真结果表明，所设计的算法在红外辅助无人机通信中可以获得比基准算法更高的保密率。
2020-11-09 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Trajectory and Resource Allocation Design for Energy-Efficient Secure UAV Communication Systems
研究了在存在多个地面窃听者的情况下，信息无人机在多天线干扰无人机辅助下为多个地面用户提供服务的下行节能安全无人机通信系统的轨迹和资源分配设计问题。以系统能量效率最大化为目标，对情报无人机的资源分配策略和航迹以及干扰无人机的干扰策略进行联合优化。联合设计制定为一个非凸优化问题，考虑到服务质量（QoS）的要求，安全约束，和不完善的信道状态信息（CSI）的窃听。公式化的问题通常是难以处理的。作为一种折衷的方法，该问题被分为两个子问题，这有利于设计一个低复杂度的次优算法的交替优化方法的基础上。仿真结果表明，该算法在迭代次数较少的情况下收敛，并展示了一些有趣的见解：（1）干扰无人机的引入有助于信息无人机高度灵活的轨迹设计，这对提高系统能量效率至关重要;（2）利用多天线干扰无人机带来的空间自由度，我们提出的设计可以将人工噪声集中在窃听者上，从而为系统提供强大的安全手段。
2020-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Swarm UAV-assisted Communications with Cooperative Friendly Jamming
提出了一种适用于集群无人机（UAV）辅助的放大转发（AF）中继网络的协同友好干扰框架。由于无人机的能量有限，我们开发了一个协作的时间切换中继协议，允许无人机合作收获无线能量，中继信息，并干扰窃听者。为了评估保密率，我们推导出两种流行的检测技术在窃听者的保密中断概率（SOP），即，选择合并和最大比率合并。蒙特卡洛模拟，然后使用验证理论SOP推导，并显示所提出的框架的有效性SOP相比，传统的放大和转发中继系统。使用导出的SOP，可以获得工程见解，以优化能量收集时间和群中无人机的数量，以实现给定的保密保护级别。在这项工作中得出的分析SOP也可以在未来的无人机安全通信优化（例如，无人机的位置）。作为一个例子，我们提出了一个案例研究，以找到最佳的走廊定位群，以尽量减少系统SOP。
2021-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Transmit Power and Flying Location for UAV Covert Wireless Communications
针对无人机（UAV）隐蔽作战问题，提出了飞行位置和无线通信发射功率的联合优化方法。这是由诸如从机载平台进行军事地面监视的应用场景所推动的，在这些应用场景中，无人机的信号传输不能被监视区域内的人检测到是至关重要的。具体而言，我们最大限度地提高通信质量的一个合法的地面接收器的监视区域外，受到：隐蔽性约束，最大发射功率约束，和所需的监视质量确定的物理位置约束。我们提供了一个明确的解决方案，最实用的约束组合的优化问题之一。对于其他约束组合，我们确定飞行的可行区域，然后可以搜索这些区域以建立无人机的最佳位置。在许多情况下，二维最佳位置是通过一维搜索实现的。我们讨论了两种启发式方法无人机的位置，并表明，在某些情况下，他们能够实现接近最佳，但在其他情况下，显着的收益可以通过采用我们开发的解决方案。
2020-10-19 cs.IT math.IT
Robust Secure UAV Communications with the Aid of Reconfigurable Intelligent Surfaces
研究了一种新型的无人机安全通信系统，该系统利用可重构智能表面（RISs）实现无人机与地面用户之间的通信，而窃听者则倾向于窃听他们的信息。由于无人机的容量有限，RIS被应用于进一步提高安全通信的质量。无人机与地面用户之间的通信采用时分多址（TDMA）协议，即下行链路（DL）和上行链路（UL）通信。特别地，假设窃听信道的信道状态信息（CSI）是不完美的。我们的目标是最大限度地提高平均最坏情况下的保密率的鲁棒联合设计的无人机的轨迹，RIS的被动波束形成，和合法发射机的发射功率。由于联合上行下行优化问题的非凸性，其求解具有挑战性。为此，我们开发了一个有效的算法交替优化（AO）技术的基础上。具体地说，制定的问题被分为三个子问题，和逐次凸逼近（SCA），S-过程，和半定松弛（SDR）被用来解决这些非凸子问题。数值实验结果表明，与基准算法相比，该算法的平均保密率有了较大的提高，同时也验证了该算法的鲁棒性。
2021-04-28 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Consumption Minimization in Secure Multi-antenna UAV-assisted MEC Networks with Channel Uncertainty
本文研究了多天线无人机（UAV）辅助移动边缘计算（MEC）网络中鲁棒、安全的任务传输和计算方案，其中UAV具有双重功能，即，空中MEC和空中继电器。在信息卸载和下载过程中考虑了信道的不确定性。在满足用户服务质量和信息安全要求以及无人机轨迹因果关系等约束条件下，通过联合优化CPU频率、卸载时间、波束形成向量、人工噪声和无人机轨迹，以及每个用户的CPU频率、卸载时间和发射功率，建立了能量消耗最小化问题。为了解决非凸问题，首先通过一系列凸重构方法导出重构问题，即，半定松弛、S-过程和一阶近似，然后用一种基于连续凸近似（SCA）的算法求解。分析了该算法的收敛性能和计算复杂性。数值结果表明，该格式优于现有的基准格式。此外，所提出的基于SCA的算法优于传统的基于替代优化的算法。
2023-02-19 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Trajectory and Resource Allocation Design for Secure UAV-aided Communications
本文旨在提高物理层的安全性，防止潜在的内部窃听利用无人机（UAV）的机动性。我们考虑的情况下，两个接收器具有不同的安全许可级别需要由一个合法的发射机与无人机的帮助。我们共同设计的轨迹和资源分配，以最大限度地提高累积的系统机密数据率。该设计被配制成一个混合整数非凸优化问题，考虑到部分位置信息的潜在窃听。为了规避问题的非凸性，提出了一系列的变换和近似，这有利于设计一个计算效率的次优解。仿真结果提供了重要的系统设计的见解，并展示了强大的联合设计，以提高物理层的安全性所带来的优势。
2019-03-18 cs.IT math.IT
UAV Secure Downlink NOMA Transmissions: A Secure Users Oriented Perspective
提出了一种基于非正交多址接入的灵活无人机基站（UAV-BS）安全下行多用户传输方案。根据不同的服务需求，多个合法用户被分为安全需求用户（SU）和服务质量需求用户（QUs），而这些QUs可能充当内部窃听者，对SU的保密传输感到好奇。在这样的背景下，我们的目标是最大限度地提高可实现的最低保密率之间的SU通过联合优化的用户调度，功率分配和轨迹设计，受QoS要求的QU和移动性约束的无人机-BS。由于问题的非凸性，首先提出了一种有效的迭代算法，基于交替优化（AO）和逐次凸逼近（SCA）方法，并结合基于惩罚的算法来处理引入的二进制整数变量，以获得次优解.然后，利用优化问题的固有特性，提出了一种面向SU的低复杂度算法，该算法能够有效地降低计算复杂性，并能作为前一种迭代算法的合理初始解，以获得更好的性能.最后，我们提出的方案相比，传统的正交多址（OMA）的一个优越性进行了验证的数值模拟结果。
2020-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Graph Reinforcement Learning for UAV-Enabled Multi-User Secure Communications
本文提出深度图强化学习框架，通过GNN管理用户干扰并优化安全波束成形，结合软执行器-评论家算法指导无人机部署，实现近乎最优的安全性能与策略效率。
2025-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint 3D Trajectory Design and Resource Allocation for Secure Dual-UAV-aided Underlay Systems
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
针对空中窃听者，提出双无人机辅助安全底层数据采集系统，通过联合优化无人机3D轨迹、干扰功率、地面设备功率及调度，最大化平均保密频谱效率，采用块坐标下降和逐次凸近似求解。
2026-06-16 cs.IT math.IT
Multi-UAV Trajectory Design for Fair and Secure Communication
本文针对多无人机辅助通信系统中的移动空中窃听威胁，提出一种两步优化方法，先利用K-means聚类用户，再采用多智能体深度确定性策略梯度算法设计轨迹，在公平性和能耗约束下最大化公平总保密吞吐量。
2024-06-09 cs.IT math.IT
Latency-Minimized Design of Secure Transmissions in UAV-Aided Communications
无人机具有机动性强、部署灵活等特点，可以作为空中基站为远程移动用户提供通信服务。然而，视距（LoS）无线链路容易被窃听者（Eve）截获，这对无人机辅助通信提出了重大挑战。在本文中，我们提出了一个延迟最小化的传输方案，以满足合法用户（LU）的内容请求安全地对夏娃。通过利用物理层安全（PLS）技术，我们制定了一个传输延迟最小化的问题，通过联合优化无人机轨迹和用户关联。由此产生的问题是一个混合整数非线性规划（MINLP），这是已知的NP难。此外，优化变量的维数是不确定的，这再次使我们的问题非常具有挑战性。为了有效地解决这个问题，我们利用二分法搜索最小传输延迟，并引入变分惩罚方法来解决相关的子问题，通过不精确的块坐标下降方法。此外，我们提出了一个最优解的特征。仿真结果证明了所提出的设计的优越性能。
2020-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
On secure UAV-aided ISCC systems
本研究针对无人机辅助的安全通信、感知与计算一体化系统，通过联合优化卸载比例、用户调度、波束成形和无人机轨迹来最小化地面用户总能耗，并提出一种基于逐次凸逼近和块坐标下降的迭代算法有效解决了该非凸优化问题。
2025-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
UAV-Enabled Secure ISAC Against Dual Eavesdropping Threats: Joint Beamforming and Trajectory Design
针对无人机通感一体化系统中的双重窃听威胁，本文联合设计轨迹与波束成形，采用AO、SCA和SDR方法，在满足感知与安全约束下提升平均保密速率。
2025-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Power Allocation for Secure Directional Modulation Networks with a Full-duplex UAV User
研究了一种基于定向调制（DM）的无人机辅助安全通信网络，该网络包括一个地面基站（Alice）、一个合法全双工（FD）用户（Bob）和一个非法接收机（Eve）。在该网络中，Alice作为控制中心，负责传输机密信息和人工噪声。沿着线性飞行轨迹移动的UAV用户旨在从Alice接收有用信息。同时，它还发送AN信号以进一步干扰Eve的信道。以无人机飞行过程中保密率最大化为目标，建立了功率分配因子、波束形成向量、AN投影矩阵的联合优化问题。为了简单起见，应用最大比传输、零空间投影和基于泄漏的方法来分别形成发射波束成形向量、Alice处的AN投影矩阵和Bob处的AN投影向量。在此之后，优化问题简化为具有两个PA因子的双变量优化程序。我们提出了一种交替迭代算法来优化这两个PA因子。仿真结果表明，所提出的策略FD模式实现了更高的SR比半双工（HD）模式，并优于FD模式与固定PA策略。
2019-04-07 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Location Optimization for Secure Data Collection in Wireless Sensor Networks with UAV-Carried Intelligent Reflecting Surface
研究了无线传感器网络中无人机携带的智能反射面（IRS）的安全数据汇集问题。一个窃听者（Eve）潜伏在主接收器（Bob）附近，而几个随机放置的传感器节点协同波束形成到无人机携带的IRS，将信号反射到主接收器（Bob）。设计目标是通过联合优化传感器节点的协作波束形成权重、无人机的轨迹和IRS元件的反射系数来最大化噪声通信信道中可实现的保密率。通过设计IRS反射系数与窃听者的信道的知识，我们开发了一个非迭代的次优解的保密率最大化问题。分析表明，无人机飞行时间和传感器节点分布的随机性，通过改变传感器分布区域，可以极大地影响保密性能。此外，还导出了IRS辅助噪声通信信道的最大允许IRS单元数以及可达到的平均保密率的界。大量的仿真结果表明，所提出的算法相比，现有的计划具有优越的性能。
2021-01-17 cs.CR cs.IT math.IT
Robust Trajectory and Transmit Power Optimization for Secure UAV-Enabled Cognitive Radio Networks
认知无线电是一种很有前途的提高频谱效率的技术。然而，通过使用物理层安全技术实现的二级网络的安全性能受到其发射功率和信道衰落的限制。为了解决这一问题，认知无人机（UAV）通信网络的研究，利用无人机的高度灵活性和建立视距链路的可能性。通过鲁棒地优化无人机的轨迹和发射功率，使二级网络的平均保密率最大化。我们的问题制定考虑到两个实际的不准确的位置估计的情况下，即最坏的情况下，和停电限制的情况下。为了解决这些具有挑战性的非凸问题，在最坏情况下提出了基于$\mathcal{S}$ -Procedure的迭代算法，在停机限制情况下提出了基于Bernstein型不等式的迭代算法.所提出的算法可以获得相应问题的有效次优解。仿真结果表明，与最坏情况下的算法相比，在中断受限情况下的算法能够以较低的计算复杂性获得较高的平均保密率.此外，所提出的方案可以提高安全通信性能显着相比，其他基准方案。
2020-03-08 cs.IT eess.SP math.IT
UAV-Enabled Cooperative Jamming for Covert Communications
这项工作采用了无人机（UAV）作为干扰机，以帮助从发射机爱丽丝到接收机鲍勃的隐蔽通信，其中无人机发送具有随机功率的人工噪声（AN），以故意对管理员威利造成干扰。在所考虑的系统中，无人机的轨迹对隐蔽通信性能至关重要，因为无人机发送的AN也会对Bob产生干扰。为了最大限度地提高系统性能，我们制定了一个优化问题，联合设计无人机的轨迹和爱丽丝的发射功率。公式化的优化问题是非凸的，并且通常通过传统的迭代（CI）方法来求解，该方法需要基于泰勒展开式的多次近似和对UAV的轨迹的初始化。为了消除这些要求，这项工作，第一次，开发了一个几何（GM）的方法来解决优化问题。通过对隐蔽性约束的分析，将联合优化问题转化为对无人机航迹和发射功率的单独优化。我们的测试表明，GM方法可以显着优于CI方法，在实现更高的平均隐蔽率和GM方法的复杂性低于CI方法。
2022-02-25 cs.IT eess.SP math.IT
On Secure EKF-enhanced UAV-ISAC Systems
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；Chongqing University（重庆大学）；Hunan University（湖南大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
针对无人机辅助的集成感知与通信（ISAC）系统，通过扩展卡尔曼滤波（EKF）联合设计发射波束成形和无人机轨迹，在感知波束宽度、发射功率和推进能耗约束下最大化保密速率。
2026-06-02 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Secure Dual-UAV-Assisted ISAC System
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；State Key Laboratory of Power Transmission Equipment Technology, School of Electrical Engineering, Chongqing University（重庆大学电气工程学院）；Hunan University（湖南大学）；School of Information Engineering, Changsha Medical University（长沙医学院信息工程学院）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
本研究针对双无人机辅助的安全ISAC系统，提出迭代资源分配算法，通过分解优化问题并采用逐次凸逼近与块坐标下降技术，提升系统平均保密速率，算法经数值验证有效收敛。
2026-08-26 cs.IT math.IT
3D Trajectory Optimization for Secure UAV Communication with CoMP Reception
研究了一种具有协同多点接收（CoMP）的无人机（UAV）保密通信系统，在多个可疑窃听者合谋的情况下，一个UAV向一组能够协同检测信号的分布式地面节点（GN）发送保密信息。与现有的非CoMP场景下的二维水平航迹设计不同，本文还考虑了无人机的垂直航迹（或高度）控制以进一步提高与CoMP的保密通信性能。具体地，我们共同优化三维（3D）在UAV的最大飞行速度和最大发射功率约束的条件下，确定UAV的轨迹和发射功率分配，以在特定飞行时段内最大化GN处的平均保密率。为了解决非凸优化问题，我们提出了一种基于交替优化的方法，该方法以交替的方式优化发射功率分配和轨迹设计，分别通过凸优化和连续凸近似（SCA）。数值结果表明，在CoMP接收的情况下，我们提出的3D轨迹优化显着优于传统的2D水平轨迹设计，通过利用额外的自由度在垂直轨迹。
2019-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Trajectory and Transmit Power Optimization for IRS-Assisted UAV Communication under Malicious Jamming
在这封信中，我们调查的无人机（UAV）通信系统，智能反射面（IRS）部署，以协助从地面节点（GN）的干扰机的存在下，无人机的传输。我们的目标是通过联合优化GN的发射功率，IRS的无源波束形成和无人机的轨迹，最大限度地提高无人机通信的平均速率。然而，由于目标函数的非凸性和优化变量的耦合性，使得该问题难以求解。因此，为了解决这个问题，我们提出了一个交替优化（AO）的算法，利用逐次凸逼近（SCA）和半定松弛（SDR）技术。仿真结果表明，与基准算法相比，该算法能显著提高平均速率。此外，它还表明，当干扰功率大，IRS元素的数量相对较少，部署IRS附近的干扰机优于部署在GN附近，反之亦然。
2022-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Trade-off for Secure UAV-ISCC Systems
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Hunan University（湖南大学）
研究无人机辅助ISCC系统中安全通信速率、雷达估计速率和计算能量效率的性能权衡，通过联合优化无人机多方面参数分别制定优化问题确立性能边界，进一步探索三者权衡为系统性能协调设计提供理论依据。
2026-07-27 cs.IT math.IT
UAV-Aided Jamming for Secure Ground Communication with Unknown Eavesdropper Location
研究了在窃听者位置未知的情况下，利用无人机辅助干扰技术实现物理层无密钥安全。我们假设未知的窃听者的位置是在一个椭圆形的发射机的覆盖区域内。通过依次优化发射功率、无人机飞行路径和干扰功率，以最大化任意窃听位置下的平均保密率为目标。仿真结果表明，与采用发射机和合法接收机共同飞行的直接航迹相比，最优航迹具有更好的保密率性能。最重要的是，即使与未知的窃听者的位置，我们得到了一个保密率，相当于一个场景时，窃听者的位置是已知的。然而，未知窃听者位置的平均保密率取决于窃听者与发射机的已知位置的接近程度。我们还观察到，由于无人机辅助干扰，平均保密率稳定在某个点，即使窃听者的平均接收包络功率增加。这基本上证明了拟议计划的有效性。
2019-11-25 cs.CR cs.IT math.IT
Energy-Efficient UAV Relaying Robust Resource Allocation in Uncertain Adversarial Networks
移动中继技术是无线通信中的关键增强技术，这是由于更高的机会以更好的服务质量支持来自基站（BS）的远程用户。本文研究了能量有效的（EE）移动中继网络，安装在无人机（UAV），而未知的对手试图拦截合法的链接。我们的目标是优化无人机和基站的鲁棒发射功率，中继悬停路径，速度和加速度。BS发送合法信息，该合法信息由中继转发给用户。这个过程被定义为信息-因果关系-约束（ICC）。我们共同优化最坏情况下的保密率（WCSR）和无人机推进能源消耗（PEC）的有限时间范围。我们建立了BS-无人机，无人机用户，和无人机对手的信道模型。我们应用无人机PEC考虑无人机的速度和加速度。最后，我们推导了对抗性无线网络中EE无人机中继用户最大化问题。虽然问题是非凸的，我们提出了一个迭代和次优算法来优化EE无人机中继约束，如ICC，轨迹，速度，加速度和发射功率。首先，我们优化BS和无人机的发射功率以及已知无人机路径规划和加速的悬停速度。利用最优的发射功率和速度，我们得到了最优的轨迹和加速度。我们比较了我们的算法与现有的算法，并证明了改进的EE无人机中继通信我们的模型。
2021-07-23 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Maneuver and Beamforming Design for UAV-Enabled Integrated Sensing and Communication
研究了无人机综合感知与通信（ISAC），将无人机作为空中双功能接入点（AP）进行调度，以实现高效的ISAC。特别是，我们考虑的情况下，一个无人机-AP配备了垂直放置的均匀线性阵列（UWB），它发送组合的信息和传感信号，与多个用户进行通信，并同时在地面上感兴趣的区域感测潜在的目标。我们的目标是联合设计的无人机机动发射波束形成优化通信性能，同时确保传感要求。首先，我们考虑准静止无人机的情况下，在整个ISAC任务期间，无人机部署在一个最佳位置。在这种情况下，我们联合优化无人机部署位置，以及发送信息和传感波束形成，以最大化加权和速率吞吐量，受到传感波束方向图增益要求和发送功率约束。虽然上述问题是非凸的，我们找到了一个高质量的解决方案，通过使用SCA和SDR的技术，连同一个2D的位置搜索。接下来，我们考虑完全移动的无人机场景，其中无人机可以在ISAC任务期间飞越不同的位置。在这种情况下，我们优化无人机的飞行轨迹，随着时间的推移，与发射波束形成，以最大限度地提高平均加权和速率吞吐量，受感测波束方向图增益要求和发射功率约束，以及实际的飞行约束。针对无人机联合航迹和波束形成问题的复杂性，提出了一种结合SCA的交替优化算法。最后，数值结果验证了我们提出的设计相比，各种基准计划的优越性。
2021-10-06 cs.IT eess.SP math.IT
Joint 3D Maneuver and Power Adaptation for Secure UAV Communication with CoMP Reception
研究了一种具有多点协作接收（CoMP）的无人机保密通信系统，在存在多个可疑窃听者的情况下，一架无人机向一组协作地面接收机（GR）发送保密信息。特别是，我们考虑两种类型的窃听者是非串通和串通，分别。在这种设置下，我们利用无人机的机动在三维（3D）空间与发射功率自适应优化保密通信性能。首先，我们考虑准静止无人机的情况下，我们联合优化无人机的三维布局和发射功率控制，以最大限度地提高保密率。在非合谋和合谋两种情况下，我们得到了井结构中三维布局和发射功率控制问题的最优解。接下来，我们考虑移动无人机的情况下，我们联合优化无人机的三维轨迹和发射功率分配，以最大限度地提高平均保密率在整个通信期间。为了解决复杂的联合三维轨迹和发射功率分配问题，我们提出了基于交替优化的方法来获得高质量的解决方案。最后，我们提供了数值结果来验证我们所提出的设计的性能。结果表明，由于CoMP接收的考虑，我们提出的设计与3D机动显着优于传统的设计与二维的（2D）（水平）机动只有，通过利用额外的自由度的高度。研究还表明，非合谋和合谋窃听者导致不同的三维无人机机动行为。
2019-12-30 cs.IT eess.SP math.IT
UAV-Enabled Cooperative Jamming for Improving Secrecy of Ground Wiretap Channel
该文提出了一种新的无人机移动干扰方案，以提高地面窃听信道的保密率。具体地，采用UAV来发射干扰信号以对抗窃听。这种移动干扰方案特别有吸引力，因为支持UAV的干扰机可以飞近窃听者，并通过利用UAV的移动性来机会性地干扰窃听者。我们的目标是最大限度地提高平均保密率，通过联合优化无人机的轨迹和干扰功率在给定的飞行时间。为了使问题更容易处理，我们驱动一个封闭形式的下界可实现的保密率，基于此无人机的轨迹和发射功率交替优化的高效迭代算法，采用块坐标下降和连续凸优化技术。仿真结果表明，所提出的联合设计可以显着提高所考虑的窃听系统的保密率相比，基准计划。
2018-10-13 cs.IT math.DS math.IT
Throughput Maximization for Laser-Powered UAV Wireless Communication Systems
激光电源已成为为无人机（UAV）提供方便和可持续能源供应的可行解决方案。在本文中，我们研究了一种激光供电的无人机无线通信系统，其中激光发射器发送激光束来充电飞行中的固定翼无人机，无人机使用收集的激光能量与地面站进行通信。为了维持无人机的可持续运行，其总能量消耗不能超过激光发射器的能量。在这样的激光能量收集约束下，我们通过联合优化无人机的轨迹及其发射功率分配，在有限的持续时间内最大化从无人机到地面站的下行链路通信吞吐量。但由于无人机能耗模型复杂，该问题具有非凸性，求解难度较大。为了解决这个问题，我们首先考虑一个特殊的情况下，一个双圆形的无人机轨迹，平衡之间的权衡最大限度地提高激光能量收集与无线通信在无人机的性能。接下来，基于所获得的双圆轨迹，我们提出了一个有效的解决方案的一般问题，通过应用交替优化和序列凸规划（SCP）的技术。最后，数值结果验证了所提出的设计的通信吞吐量性能。
2018-03-02 cs.IT math.IT
Secure Short-Packet Communications via UAV-Enabled Mobile Relaying: Joint Resource Optimization and 3D Trajectory Design
本文提出一种无人机作为移动解码转发中继的安全短包通信系统，通过块连续凸近似分解优化问题，联合优化编码块长度、发射功率和3D轨迹，以最大化有效平均保密吞吐量，仿真验证了性能提升。
2023-12-29 cs.IT eess.SP math.IT
Securing UAV Communications via Joint Trajectory and Power Control
无人机通信以其低成本、高移动性和按需部署等优势，有望在即将到来的第五代无线网络中得到广泛应用。然而，空-地无线信道的广播和视距（LoS）特性对如何实现无人机与地面目标节点的安全通信提出了新的挑战。本文旨在通过应用物理层安全技术来应对这一挑战。我们考虑了无人机与地面节点的下行链路和上行链路通信，即无人机对地（U2 G）和地对无人机（G2 U）通信，分别受到地面上潜在窃听者的影响。与现有的文献相比，无线物理层安全只有地面节点在固定或准静态位置，我们利用无人机的高机动性，主动建立有利的和退化的信道，分别为合法和窃听链路，通过其轨迹设计。我们制定了新的问题，以最大限度地提高平均保密率的U2 G和G2 U传输，分别通过联合优化无人机的轨迹和发射功率的合法发射机在一个给定的飞行期间的无人机。虽然制定的问题是非凸的，我们提出了迭代算法来解决它们有效地应用块坐标下降和连续凸优化方法。具体地，发射功率和UAV轨迹各自被优化，而另一个以交替的方式被固定，直到算法收敛。仿真结果表明，与不进行功率控制和/或轨迹优化的基准方案相比，所提算法能够提高U2 G和G2 U通信的保密率。
2018-12-31 cs.IT math.DS math.IT
Mobile Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) for Energy-Efficient Internet of Things Communications
在本文中，多个无人机（UAV）的有效部署和移动性，用作空中基站，从地面物联网（IoT）设备收集数据，进行了研究。特别地，为了使IoT设备能够以最小的总发射功率进行可靠的上行链路通信，提出了一种新颖的框架，用于联合优化UAV的三维（3D）放置和移动性、设备-UAV关联以及上行链路功率控制。首先，给定每个时刻的活跃IoT设备的位置，确定最佳UAV的位置和关联。接下来，为了在时变网络中动态地服务于IoT设备，分析了UAV的最佳移动模式。为此，基于IoT设备的激活过程，导出UAV必须更新其位置的时间实例。此外，每个UAV的最佳3D轨迹是以在服务IoT设备的同时使用于UAV的移动性的总能量最小化的方式获得的。仿真结果表明，与部署固定空中基站的情况相比，使用所提出的方法，物联网设备的总发射功率降低了45%。此外，所提出的方法可以产生一个最大的28%的增强系统的可靠性相比，固定的情况下。结果还揭示了更新次数、无人机的移动性和物联网设备的发射功率之间的内在权衡。本质上，更高数量的更新可能导致IoT设备的发射功率降低，代价是UAV的移动性增加。
2017-09-12 cs.IT math.IT
Outage Probability Minimization for UAV-Enabled Data Collection with Distributed Beamforming
研究了一种基于无人机的无线传感器网络，其中一架无人机在空中飞行，通过分布式波束形成技术收集来自一组传感器的数据。我们考虑延迟敏感的应用场景，其中传感器通过使用固定的数据率和自适应的发送功率来发送公共/共享消息。在此基础上，在满足无人机飞行速度约束和传感器平均功率约束的前提下，联合优化无人机轨迹设计和传感器发射功率分配，以最小化传输中断概率。然而，制定中断概率最小化问题是非凸的，因此很难在一般情况下得到最优解。为了解决这个问题，我们首先考虑在理想情况下的无人机的飞行速度约束忽略的特殊问题，得到结构良好的最优解，揭示了基本的性能上界。其次，对于一般的无人机飞行速度约束问题，我们提出了一个有效的算法来解决它的次优使用凸优化和近似技术。最后，数值结果表明，我们提出的设计实现了显着降低中断概率比其他基准计划。
2020-03-07 cs.IT eess.SP math.IT
Securing UAV Communications Via Trajectory Optimization
无人机通信以其低成本、高机动性和按需部署等优点，近年来引起了人们的广泛关注。本文讨论了无人机通信系统中的物理层安全问题，其中无人机在地面上存在潜在窃听者的情况下向合法接收方发送机密信息。我们的目标是最大限度地提高系统的保密率，通过联合优化无人机的轨迹和发射功率在有限的地平线。与现有的文献中的无线安全与静态节点，我们利用无人机在本文中的移动性，以提高保密率，通过一个新的轨迹设计。虽然制定的问题是非凸的，具有挑战性的解决，我们提出了一个迭代算法来有效地解决这个问题，基于块坐标下降和连续凸优化方法。具体地，UAV的发射功率和轨迹各自被优化，另一个以交替的方式固定，直到收敛。仿真结果表明，与不进行发射功率控制或轨迹优化的基准方案相比，该算法显著提高了无人机通信系统的保密率。
2017-10-12 cs.IT math.IT
Resource Management for Transmit Power Minimization in UAV-Assisted RIS HetNets Supported by Dual Connectivity
本文提出了一种新的方法，以提高性能的异构网络（HetNet）支持的双连接（DC），采用多个无人机（UAV）作为被动中继，携带可重构智能表面（RIS）。更具体地说，RIS部署在称为UAVs-RIS的UAV之下，UAVs-RIS在空中的微波（$μ$ W）信道上操作，以维持与地面用户的强视距（LoS）连接。宏小区基于正交多址（OMA）在$μ$ W信道上操作，而小型基站（SBS）基于非正交多址（NOMA）在毫米波（mmW）信道上操作。我们研究了通过联合优化每个无人机的轨迹/速度、RIS的相移、子载波分配和每个BS的主动波束形成器来最小化总发射功率的问题。底层问题是高度非凸的，全局最优解是棘手的。为了处理它，我们将原问题分解为两个子问题，即，一个处理UAV的轨迹/速度、RIS的相移和用于$μ$ W的子载波分配的子问题;以及一个用于毫米波的主动波束形成设计和子载波分配的子问题。特别是，我们通过开发一种分布式算法，通过决斗深度Q网络（DQN）学习方法解决了第一个子问题，从而实现了更好的策略评估。然后，我们解决了主动波束形成的设计和子载波分配的毫米波通过连续凸近似（SCA）方法。仿真结果表明，所提出的资源分配计划相比，其他基线计划的有效性。特别是，它揭示了通过部署UAVs-RIS，发射功率可以降低6 dBm，同时保持类似的保证QoS。
2021-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Alternating Iterative Secure Structure between Beamforming and Power Allocation for UAV-aided Directional Modulation Networks
在无人机（UAV）网络中，采用定向调制（DM）来提高保密率（SR）性能。Alice是地面基站，充当控制中心; Bob是沿直线飞行轨迹飞行的无人机，通过动态调整波束形成矢量和功率分配策略来优化SR性能。在Bob的飞行过程中，每个固定的时间间隔内，根据最大化信漏噪比（Max-SLNR）和最大化AN和漏噪比（ANLNR）的准则给出有用消息和AN投影的发射波束形成向量，最优PA策略基于最大化SR（Max-SR）。更重要的是，交替迭代结构（AIS）之间的波束成形和PA提出了进一步提高SR性能。仿真结果表明，所提出的AIS收敛速度快，并可以实现显着的SR增益超过Max-SLNR加上Max-ANLNR与固定PA，如PA因子$β=$ 0.5，和0.9。特别是，在小规模天线阵列的情况下，所提出的AIS实现的SR性能增益更有吸引力。此外，由于天线的数量趋于大规模，所提出的AIS的平均SR性能接近SR小区。
2018-08-14 cs.IT math.IT
Enhanced Transmit Antenna Selection Scheme for Secure Throughput Maximization Without CSI at the Transmitter and its Applications on Smart Grids
本文讨论了在存在窃听者（Eve）的情况下，智能电表（Alice）和聚合器（Bob）之间建立安全通信链路的问题。拟议的设想假设：（i）MIMOME窃听信道;（ii）在Alice处的发射天线选择;（iii）在发射机处没有信道状态信息;（iv）固定Wyner码;以及（v）通过服务质量和保密中断约束两者来保证安全吞吐量。我们提出了一个简单的协议，以提高安全性，通过发射天线的选择，然后评估其性能的封闭形式的秘密中断和成功的传输概率。我们假设这些概率是我们的约束条件，然后最大限度地提高安全吞吐量，建立一个安全性和可靠性的权衡所提出的方案。我们的数值结果说明了这种权衡的安全吞吐量以及天线的数量在爱丽丝，鲍勃和夏娃的效果。有趣的是，在可靠性上的小牺牲允许在安全bps/Hz方面的保密增强。我们在智能电网应用程序中应用了这个想法，以举例说明，尽管Eve可能会获取家庭平均电力需求的一些样本，但这还不足以正确重建此类曲线。
2015-11-20 cs.IT math.IT
Multi-Transmitter Coded Caching with Secure Delivery over Linear Networks -- Extended Version
在本文中，我们考虑多个缓存启用的最终用户连接到多个发射机通过线性网络。我们还防止了一个完全被动的窃听者，谁嗅探的数据包在交付阶段，从获得任何信息的原始文件在缓存辅助网络。三种不同的安全集中式多发射机编码缓存的情况下，即，安全的多发射机编码缓存，安全的多发射机编码缓存与减少子分组化，和安全的多发射机编码缓存与减少反馈，被认为是封闭形式的编码延迟和秘密共享密钥存储表达式。作为我们的安全保证，我们表明，交付阶段不透露任何信息的窃听使用的互信息度量。此外，我们调查的安全分散的多发射机编码缓存的情况下，在缓存内容放置阶段的客户端和发射机之间没有合作，并研究其性能相比，集中式方案。我们分析了系统的性能的编码延迟和保证我们提出的方案的安全性，使用互信息度量。数值评估证实，在集中式和分散式场景中，当文件和用户数量增加时，安全性在内存使用方面的成本可以忽略不计。数值结果表明，随着文件数和用户数的增加，集中式和分散式方案的安全编码延迟变得渐近相等。
2022-11-26 cs.IT math.IT
Unmanned Aerial Vehicle Assisted Cellular Communication
在本文中，我们考虑无人机（UAV）辅助蜂窝通信系统，其中无人机可用作放大转发（AF）中继。将无人机辅助通信下的有效信道建模为瑞利乘积信道，并推导出其遍历容量的严格下界。利用得到的下界，可以分析无人机发射功率和天线数量之间的权衡。或者，对于给定的用户和基站收发台（BTS）设置，可以导出UAV所需的发射功率和天线数量，以便在有UAV辅助通信的情况下比没有UAV辅助通信的情况下具有更高的遍历容量。
2018-06-27 cs.IT math.IT
Secure Offloading in NOMA-Aided Aerial MEC Systems Based on Deep Reinforcement Learning
针对存在空中窃听者的NOMA辅助UAV-MEC系统，提出一种基于深度确定性策略梯度算法的安全卸载方案，通过联合优化UAV轨迹、用户发射功率与计算频率，在保障数据安全的同时最小化长期网络计算成本。
2024-10-11 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Machine-to-Machine Communications with Unmanned Aerial Vehicles
在本文中，提出了一种新的框架，功率效率，基于集群的机器对机器（M2M）通信。在所研究的模型中，一些无人驾驶飞行器（UAV）被用作空中基站收集数据的簇头（CH）的一组M2M集群。为了在满足M2M设备速率要求的同时最小化CH的发射功率，提出了一种用于CH-UAV通信的最优调度和资源分配机制。首先，使用排队率稳定性的概念，无人机的最小数量以及停留时间，每个无人机必须花费服务的CH计算。接下来，确定用于CH-UAV通信链路的最优资源分配，使得利用最小发射功率满足M2M设备速率要求。仿真结果表明，随着机器分组传输概率的增加，保证CH队列速率稳定所需的最小无人机数量也将显著增加。我们的研究结果还表明，与预先部署地面基站的情况相比，当使用无人机时，CH的平均发射功率将降低68%。
2016-08-27 cs.IT math.IT
Low-latency Secure Integrated Sensing and Communication with Transmitter Actions
针对带动作依赖状态的安全通感一体化窃听信道，本文刻画物理退化情形的精确保密–失真区域，并用随机装箱输出统计方法建立有限长度可达界以支持低时延安全传输。
2024-09-06 cs.IT math.IT
Secure Short-Packet Transmission with Aerial Relaying: Blocklength and Trajectory Co-Design
针对存在地面窃听者的无人机中继安全短包通信，本文协同优化编码块长与无人机轨迹，提出基于块逐次凸近似的低复杂度交替算法，显著提升保密吞吐量。
2023-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for Full-Duplex UAV Aided Small Cell Wireless Systems
研究了全双工无人机辅助的小小区无线系统，其中无人机作为基站同时向下行用户发送数据和从上行用户接收数据。为了最大化包括上行链路和下行链路容量的总系统容量，交替地优化UAV轨迹、下行链路/上行链路用户调度和上行链路用户发射功率。由此产生的优化问题是混合整数和非凸的，这是具有挑战性的解决。为了解决这个问题，利用块坐标下降法和逐次凸逼近技术。仿真结果表明，与其他设计相比，我们的设计可以实现显着的容量增益。
2019-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Algorithm for Outage Optimal Resource Allocation in Energy Harvesting-Based UAV Identification Networks
研究了一种基于能量采集技术的无人机识别网络。在网络中，无人机通过从地面控制站（GCS）发送的射频（RF）信号获取能量，然后将其识别信息发送到地面接收站（GRS）。具体来说，我们首先推导出中断概率的封闭式表达式来评估网络性能。在此基础上，得到了带宽均匀分配给无人机时的最优时间分配的解析表达式。提出了一种快速收敛的时间和带宽分配算法，以优化基于EH的无人机识别网络的中断性能。仿真结果表明，该算法的性能优于传统的二分法，并达到接近最优的性能。
2021-08-21 cs.IT eess.SP math.IT
