Diseño conjunto de formación de haces y trayectoria para la transmisión segura asistida por superficies reflectantes inteligentes aéreas
Autores: Wang, Yanping; Qiao, Jingping; Zhang, Chuanting
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño conjunto de formación de haces y trayectoria para la transmisión segura asistida por superficies reflectantes inteligentes aéreas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Transmisión segura
Sistemas de comunicación futuros
Superficie reflectante inteligente aérea
Tasa de secreto promedio
Formación de haz de transmisión
Matriz de cambio de fase
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Este documento estudia el desafío de transmisión segura enfrentado por los sistemas de comunicación futuros. En nuestro modelo considerado, la comunicación confidencial entre usuarios legítimos se ve reforzada por una superficie reflectante inteligente aérea (AIRS) desplegada en plataformas aéreas como un vehículo aéreo no tripulado (UAV). Se investiga primero la tasa promedio de secreto para todos los intervalos de tiempo para mejorar la seguridad de la información durante los vuelos de AIRS. Luego, se diseñan conjuntamente el beamforming de transmisión, la matriz de cambio de fase y la trayectoria de AIRS, con el objetivo de maximizar el rendimiento de la tasa promedio de secreto entre usuarios legítimos. Debido a la no convexidad de la función objetivo formulada y a la interrelación de las tres variables clave, recurrimos a una estrategia alternativa que convierte el objetivo original en tres subproblemas y los resuelve de forma recursiva. En particular, el beamforming de transmisión se diseña sobre la base del método de optimización de valores propios generalizados, y se deriva la solución en forma cerrada. Para la optimización relacionada con AIRS, se proponen un algoritmo basado en Minorización-Maximización (MM) y un método basado en gradiente de política determinista profunda (DDPG) para derivar las soluciones de la matriz de cambio de fase y la trayectoria, respectivamente. Los resultados de la simulación muestran que la asistencia de AIRS puede obtener casi el doble del rendimiento de secreto de los sistemas terrestres de superficie reflectante inteligente (TIRS).
Descripción
Este documento estudia el desafío de transmisión segura enfrentado por los sistemas de comunicación futuros. En nuestro modelo considerado, la comunicación confidencial entre usuarios legítimos se ve reforzada por una superficie reflectante inteligente aérea (AIRS) desplegada en plataformas aéreas como un vehículo aéreo no tripulado (UAV). Se investiga primero la tasa promedio de secreto para todos los intervalos de tiempo para mejorar la seguridad de la información durante los vuelos de AIRS. Luego, se diseñan conjuntamente el beamforming de transmisión, la matriz de cambio de fase y la trayectoria de AIRS, con el objetivo de maximizar el rendimiento de la tasa promedio de secreto entre usuarios legítimos. Debido a la no convexidad de la función objetivo formulada y a la interrelación de las tres variables clave, recurrimos a una estrategia alternativa que convierte el objetivo original en tres subproblemas y los resuelve de forma recursiva. En particular, el beamforming de transmisión se diseña sobre la base del método de optimización de valores propios generalizados, y se deriva la solución en forma cerrada. Para la optimización relacionada con AIRS, se proponen un algoritmo basado en Minorización-Maximización (MM) y un método basado en gradiente de política determinista profunda (DDPG) para derivar las soluciones de la matriz de cambio de fase y la trayectoria, respectivamente. Los resultados de la simulación muestran que la asistencia de AIRS puede obtener casi el doble del rendimiento de secreto de los sistemas terrestres de superficie reflectante inteligente (TIRS).