Mejoramiento de la Seguridad en la Capa Física para la Comunicación de Enlace Descendente de UAV Utilizando Precoding Conjunto y Diseño de Ruido Artificial en Modulación Direccional Espacial Generalizada
Autores: Li, Xianglu; Xiang, Youyang; Zhou, Jie; Luo, Ying; Du, Qilong; Hou, Dong; Tian, Jie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mejoramiento de la Seguridad en la Capa Física para la Comunicación de Enlace Descendente de UAV Utilizando Precoding Conjunto y Diseño de Ruido Artificial en Modulación Direccional Espacial Generalizada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Propuestas
Precodificación conjunta
Diseño de ruido artificial
Modulación direccional espacial
Comunicaciones de UAV
Seguridad en la capa física
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un novedoso marco de diseño de precodificación conjunta y ruido artificial (AN-GSDM) en las comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV), con el objetivo de mejorar la seguridad en la capa física de los sistemas de comunicación UAV en enlace descendente. La clave de la innovación radica en la co-optimización dinámica del control de múltiples haces y la asignación de potencia de ruido artificial (AN) bajo restricciones de movilidad, lo que permite una adaptación en tiempo real a las condiciones cambiantes del canal. Este enfoque optimiza conjuntamente la matriz de precodificación y el factor de control de potencia, facilitando la gestión efectiva de múltiples haces y AN para maximizar la tasa de secreto. Se deriva la expresión de la tasa de secreto y se formula el correspondiente problema de optimización conjunta. Debido a la naturaleza no convexa del problema y la falta de una solución en forma cerrada, se propone un algoritmo iterativo alternante. Este algoritmo alterna entre la optimización de la matriz de precodificación utilizando descenso de gradiente y la derivación de una solución subóptima en forma cerrada para el factor de control de potencia. Los resultados de simulación confirman que el algoritmo propuesto mejora significativamente la seguridad al maximizar la tasa de secreto, reduciendo la tasa alcanzable de los oyentes a casi cero, mientras mantiene la tasa del usuario legítimo. El enfoque no solo fortalece la seguridad, sino que también preserva la efectividad del sistema, demostrando propiedades de convergencia robustas. Esto lo convierte en una solución práctica y prometedora para la comunicación segura de UAV.
Descripción
Este documento propone un novedoso marco de diseño de precodificación conjunta y ruido artificial (AN-GSDM) en las comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV), con el objetivo de mejorar la seguridad en la capa física de los sistemas de comunicación UAV en enlace descendente. La clave de la innovación radica en la co-optimización dinámica del control de múltiples haces y la asignación de potencia de ruido artificial (AN) bajo restricciones de movilidad, lo que permite una adaptación en tiempo real a las condiciones cambiantes del canal. Este enfoque optimiza conjuntamente la matriz de precodificación y el factor de control de potencia, facilitando la gestión efectiva de múltiples haces y AN para maximizar la tasa de secreto. Se deriva la expresión de la tasa de secreto y se formula el correspondiente problema de optimización conjunta. Debido a la naturaleza no convexa del problema y la falta de una solución en forma cerrada, se propone un algoritmo iterativo alternante. Este algoritmo alterna entre la optimización de la matriz de precodificación utilizando descenso de gradiente y la derivación de una solución subóptima en forma cerrada para el factor de control de potencia. Los resultados de simulación confirman que el algoritmo propuesto mejora significativamente la seguridad al maximizar la tasa de secreto, reduciendo la tasa alcanzable de los oyentes a casi cero, mientras mantiene la tasa del usuario legítimo. El enfoque no solo fortalece la seguridad, sino que también preserva la efectividad del sistema, demostrando propiedades de convergencia robustas. Esto lo convierte en una solución práctica y prometedora para la comunicación segura de UAV.