Seguridad en la Capa Física para Sistemas de Comunicación Aire-a-Bajo Agua Asistidos por UAV con Reenvío Amplificar-y-Adelantar de Ganancia Fija
Autores: Lou, Yi; Sun, Ruofan; Cheng, Julian; Qiao, Gang; Wang, Jinlong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Seguridad en la Capa Física para Sistemas de Comunicación Aire-a-Bajo Agua Asistidos por UAV con Reenvío Amplificar-y-Adelantar de Ganancia Fija
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Seguro
Vehículo aéreo no tripulado
RF
Comunicación óptica inalámbrica submarina
Función de densidad de probabilidad
Probabilidad de interrupción de la confidencialidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Analizamos un sistema de comunicación óptica inalámbrica submarina (UWOC) asistido por un vehículo aéreo no tripulado seguro, que utiliza un relé de amplificación y reenvío (AF) de ganancia fija en un sistema de dos saltos de radiofrecuencia (RF) mixto. El canal UWOC fue modelado utilizando una distribución gamma generalizada exponencial mixta para considerar los efectos combinados de las burbujas de aire y los gradientes de temperatura en las características de transmisión. Tanto los canales RF legítimos como los de espionaje fueron modelados utilizando distribuciones alfa flexibles. Específicamente, primero derivamos tanto la función de densidad de probabilidad (PDF) como la función de distribución acumulativa (CDF) de la relación señal-ruido recibida del sistema. Basándonos en las expresiones de PDF y CDF, derivamos las expresiones en forma cerrada para el límite inferior ajustado de la probabilidad de interrupción de secreto (SOP) y la probabilidad de capacidad de secreto no nula (PNZ), que se expresan en términos de la función H de Fox bivariada. Para utilizar estas expresiones analíticas, derivamos expresiones asintóticas de SOP y PNZ utilizando solo funciones bien conocidas. También utilizamos expresiones asintóticas para determinar la potencia de transmisión subóptima para maximizar la eficiencia energética. Además, investigamos el efecto de los niveles de burbujas de aire y gradientes de temperatura en el canal UWOC, y estudiamos las características no lineales del medio de transmisión y el número de clústeres de múltiples trayectorias del canal RF sobre el rendimiento del secreto. Finalmente, todas las análisis fueron validadas mediante una simulación.
Descripción
Analizamos un sistema de comunicación óptica inalámbrica submarina (UWOC) asistido por un vehículo aéreo no tripulado seguro, que utiliza un relé de amplificación y reenvío (AF) de ganancia fija en un sistema de dos saltos de radiofrecuencia (RF) mixto. El canal UWOC fue modelado utilizando una distribución gamma generalizada exponencial mixta para considerar los efectos combinados de las burbujas de aire y los gradientes de temperatura en las características de transmisión. Tanto los canales RF legítimos como los de espionaje fueron modelados utilizando distribuciones alfa flexibles. Específicamente, primero derivamos tanto la función de densidad de probabilidad (PDF) como la función de distribución acumulativa (CDF) de la relación señal-ruido recibida del sistema. Basándonos en las expresiones de PDF y CDF, derivamos las expresiones en forma cerrada para el límite inferior ajustado de la probabilidad de interrupción de secreto (SOP) y la probabilidad de capacidad de secreto no nula (PNZ), que se expresan en términos de la función H de Fox bivariada. Para utilizar estas expresiones analíticas, derivamos expresiones asintóticas de SOP y PNZ utilizando solo funciones bien conocidas. También utilizamos expresiones asintóticas para determinar la potencia de transmisión subóptima para maximizar la eficiencia energética. Además, investigamos el efecto de los niveles de burbujas de aire y gradientes de temperatura en el canal UWOC, y estudiamos las características no lineales del medio de transmisión y el número de clústeres de múltiples trayectorias del canal RF sobre el rendimiento del secreto. Finalmente, todas las análisis fueron validadas mediante una simulación.