Maximización de la Tasa de Secreto a través de la Formación de Haz Robusta Conjunta y la Optimización de Trayectorias para Usuarios Móviles en un Sistema ISAC-UAV
Autores: Xu, Lvxin; Zhang, Zhi; Yin, Liuguo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Maximización de la Tasa de Secreto a través de la Formación de Haz Robusta Conjunta y la Optimización de Trayectorias para Usuarios Móviles en un Sistema ISAC-UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Sensores y comunicación integrados
Seguridad en la capa física
Formación de haz de transmisión
Trayectorias de UAV
Marco de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) han surgido como una plataforma prometedora para la detección y comunicación integradas (ISAC) debido a su movilidad y flexibilidad de despliegue. Al ajustar adaptativamente sus trayectorias de vuelo, los VANT pueden mantener enlaces de comunicación y ángulos de detección favorables en línea de vista (LoS), mejorando así el rendimiento general del sistema en entornos dinámicos y complejos. Sin embargo, garantizar la seguridad de la capa física (PLS) en tales sistemas ISAC asistidos por VANT sigue siendo un desafío significativo, particularmente en presencia de usuarios móviles y posibles oyentes. Este manuscrito propone un marco de optimización conjunta que diseña simultáneamente un beamforming de transmisión robusto y trayectorias de VANT para asegurar la comunicación de bajada para múltiples usuarios en tierra. En cada intervalo de tiempo, el VANT predice las posiciones de los usuarios y maximiza la tasa de secreto total, sujeto a restricciones sobre la potencia total de transmisión, la calidad de detección de múltiples objetivos y la movilidad del VANT. Para abordar este problema no convexo, desarrollamos un algoritmo de optimización eficiente basado en aproximación convexa sucesiva (SCA) y optimización restringida mediante aproximaciones lineales (COBYLA). Las simulaciones numéricas validan que el marco propuesto mejora efectivamente el rendimiento de secreto mientras mantiene una detección de alta calidad, logrando un rendimiento casi óptimo bajo restricciones del sistema realistas.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) han surgido como una plataforma prometedora para la detección y comunicación integradas (ISAC) debido a su movilidad y flexibilidad de despliegue. Al ajustar adaptativamente sus trayectorias de vuelo, los VANT pueden mantener enlaces de comunicación y ángulos de detección favorables en línea de vista (LoS), mejorando así el rendimiento general del sistema en entornos dinámicos y complejos. Sin embargo, garantizar la seguridad de la capa física (PLS) en tales sistemas ISAC asistidos por VANT sigue siendo un desafío significativo, particularmente en presencia de usuarios móviles y posibles oyentes. Este manuscrito propone un marco de optimización conjunta que diseña simultáneamente un beamforming de transmisión robusto y trayectorias de VANT para asegurar la comunicación de bajada para múltiples usuarios en tierra. En cada intervalo de tiempo, el VANT predice las posiciones de los usuarios y maximiza la tasa de secreto total, sujeto a restricciones sobre la potencia total de transmisión, la calidad de detección de múltiples objetivos y la movilidad del VANT. Para abordar este problema no convexo, desarrollamos un algoritmo de optimización eficiente basado en aproximación convexa sucesiva (SCA) y optimización restringida mediante aproximaciones lineales (COBYLA). Las simulaciones numéricas validan que el marco propuesto mejora efectivamente el rendimiento de secreto mientras mantiene una detección de alta calidad, logrando un rendimiento casi óptimo bajo restricciones del sistema realistas.