利用部分重叠信道的多无人机自主协同优化抗干扰

针对多无人机通信网络抗干扰中的功率和信道联合优化问题,考虑多无人机通信网络中的部分重叠信道切换、外部恶意干扰与网络内部互扰问题,通过构建Stackelberg博弈抗干扰模型,设计无人机用户和干扰机的效用函数,并提出了基于次梯度迭代的算法求解博弈的均衡解,获得无人机用户在干扰条件下的部分重叠信道选择和功率选择联合优化结果。仿真结果表明,所提算法能使多无人机用户获得良好的信道选择和传输功率策略,优化多无人机通信网络抗干扰性能。     

无人机虚拟天线阵列安全节能通信多目标优化

无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)可以通过提供空中数据访问以辅助地面无线通信,然而由于无线信道的广播特性以及空地之间视距(Line-of-Sight, LoS)信道的特点,无人机与地面用户(Ground Users, GUs)之间的安全通信问题不可忽视。在一个基于无人机的通信场景下,一组无人机组成一个基于无人机虚拟天线阵列(UAV-enabled Virtual Antenna Array, UVAA),并使用协作波束成形(Collaborative Beamforming, CB)来实现与多个地面用户之间的安全通信。通过联合优化无人机的位置、激励电流权重以及与不同地面用户的通信顺序,构建一个安全和能量最小化通信多目标优化问题(Secure and Energy Minimization Communication Multi-objective Optimization Problem, SEMCMOP),并使用多目标粒子群优化算法(Multi-objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)来解决该问题。仿真...     

水下无线通信网络安全问题研究

水下无线通信网络(UWCN)因具有传输速率低、误码率高、高延时和信道窄等缺陷,特别容易遭受恶意攻击。水下声学通信信道具有独特特性,水下通信网络与相应的陆基网络之间存在差异,因此必须开发有效、可靠的安全机制。主要讨论了水下无线通信网络的特性和安全弱点,介绍了水下无线通信网络的安全威胁种类,分析了水下无线通信网络的安全需求,以及国外水下无线通信网络安全的研究进展,并指出尚待解决的一些安全问题。     

一种面向无人机通信的协作干扰安全传输技术

本文利用无人机的高机动特性带来信道的动态变化这一机理,通过合理地控制无人机位置,靠近合法节点并远离窃听节点,增加合法节点的信道增益,削弱窃听节点的信道增益,从而提高信源端和目的端的安全通信容量。已有的无人机空地信道模型大多仅考虑视距传输链路,本文在此基础上增加了非视距链路（Not Line of Sight, NLOS）,并且在窃听者位置存在估计误差条件下,建立了两架无人机协同通信场景,在上述场景下通过合理规划两架无人机飞行轨迹,增强合法信道增益,削弱窃听信道增益,并联合无人机的功率分配,实现最大化平均保密速率。该优化问题为非凸问题,因此采用了连续凸近似（Successive Convex Approximation, SCA）以及块坐标下降算法 （Block Coordinate Descent Algorithm, BCD）来解决问题。仿真结果表明在视距链路和非视距链路同时存在的前提下,通过规划两架无人机的飞行轨迹,信号功率,能有效提升无人机通信系统的保密速率。      

无人机毫米波信道测量与建模研究综述

无人机毫米波通信具有灵活性高、传输速率快、频谱资源丰富等优点,在军用和民用通信领域拥有广阔的应用前景。信道实际测量和精确构建符合真实场景的信道模型是无线通信技术的理论基础,也是无人机毫米波通信系统的优化设计和性能评估的关键。首先总结了无人机毫米波信道测量与建模面临的新需求和挑战,并对当前国内外最新研究进展进行分类阐述和分析比较,最后讨论了无人机信道模型未来发展的趋势和潜在的应用场景。     

拒止环境下无人机集群安全通信问题分析

近年来发生的几场局部战争表明，具有自主协同功能的无人机集群协同作战将是拒止环境下无人作战的主要发展方向。为提升无人机集群在拒止环境下安全通信的能力，首先对拒止环境下无人机集群的任务阶段进行了划分，而后结合无人机集群在各任务阶段的网络拓扑结构，总结了无人机集群通信网络所面临的通信安全问题，提出了相对应的安全防护技术和策略，为保障拒止环境下无人机集群通信网络安全提供参考。     

中继式无人机自组网安全协议研究

为了提高无人机集群战术通信链路传输的连贯和安全,针对当今无人机自组链路网络的不足,提出了一种中继式无人机自组网安全协议.该协议将无人机集群划分为普通节点和中继节点,中继节点担任空间网络环境信息采集和分析的作用,并作为无人机集群协同化中心通过获得的信息为整个集群规划路径,此时新加入的无人机节点不会影响整个战术通信链路,保...     

基于QualNet的无人机数据链时延仿真

概述了无人机数据链的网络组成,介绍了通信网络仿真软件QualNet的功能特点及其架构,并在该软件平台下建立无人机数据链时延仿真模型,分析远近程无人机在不同MAC信道接入协议下的平均端到端时延和平均抖动.仿真结果表明,设计无人机数据链时可优先采用TDMA接入协议.     

基于无线信道特征的内生安全通信技术及应用

伴随着信息技术的高速发展,无线通信网络的安全形势日益严峻。数以亿计的设备接入无线通信网络中,针对用户隐私以及基础网络环境的窃听、攻击事件频频发生,无线通信网络的安全问题已成为限制无线通信业务广泛开展的严重障碍。传统认证与加密机制与传输相脱离,以密码算法和分发密钥的私密性为前提,容易受到物理层的攻击。为此,迫切需要深入开展面向物理层的安全机制研究。从无线通信网络的根源出发,面向无线信道的内生属性,研究了基于无线信道特征的内生安全通信架构,并针对此架构提出了基于射频指纹与信道密钥的内生安全通信技术方案。该架构将认证、加密与传输融为一体,从体系结构上增强了防御效果;利用无线信道特征的内生特点,从技术手段上提高了安全性能。     

基于5G网络的无人机通信方案研究

近年来我国随着科技进步的发展,无人机在商用领域以及个人领域都呈井喷式发展,而5G网络技术的发展无疑为无人机行业的发展提供了新的机遇。文章提出了基于5G网络的无人机通信方案,具体包括无人机的信道建模、通信基站的信号增强方案、干扰抑制方案以及搭建系统仿真平台,以期为各行业的无人机通信部署提供参考。     

空天地通信网络中物理层安全技术综述

空天地一体化通信网络是未来无线通信的发展趋势,其固有的广播特性和广阔的覆盖区域,将导致网络通信系统面临严重的安全威胁。如何保证空天地通信网络的安全性是一个亟待解决的问题。物理层安全技术作为一种有效的安全手段,在无线通信领域受到越来越多的关注。介绍了物理层安全的基础以及空天地通信信道模型,并对物理层安全中常见的窃听编码、波束成形、人工噪声、中继协作干扰和物理层密钥加密等技术进行了介绍和总结,最后提出了空天地通信网络中物理层安全面临的挑战和未来的发展趋势。     

一种基于信道特征参数的无线通信密钥生成方法

无线通信由于自身传输信道的开放性,其安全问题相对于有线通信更为突出。物理层安全技术利用无线通信信道天然的多径时变特性,可为无线传输提供物理层加密,因而近年来得到快速发展。针对传统物理层安全中密钥生成速率低、频分双工系统不适用等问题,提出了一种基于信道特征参数的无线通信密钥生成方法。基于宽带信号对多径的辨识力,利用各径间相对时延生成初始密钥,结合码本进行密钥长度扩展,从而生成最终密钥。通过数值分析证明,相对于传统物理层密钥生成方式,所提方法能显著提高密钥生成速率,同时,基于时延信道特征的互易性,该方法可适用于时分双工和频分双工无线通信系统的物理层加密。     

Time-Reversal Based Secure Transmission Scheme for 5G Networks over Correlated Wireless Multi-Path Channels

Broadband wireless communication users for 5G networks are primarily implemented in a complicated environment; the complex environment of time-varying multi-path propagation characteristics will seriously affect the performance of communication. One of the core technologies to overcome this problem is to introduce the environment adaptive technique—time reversal in the wireless link. Further, the problem of a Wiretap Channel in physical layer security research has become a popular research topic in recent years. To resolve the physical layer wiretap channel and multi-path fading problems in wireless channels, a novel concept of combining time reversal technology with physical layer security technology is proposed. In this paper, a physical layer secure transmission scheme based on the joint time reversal technique and artificial noise at the sending end is proposed for the wireless multi-path channel. First, in a typical wiretap channel model, the time reversal technique is used to improve the security of the information transmission process by using the properties of spatial and temporal focusing. Second, as the information is easily eavesdropped near the focus point, artificial noise is added to the sending end to disrupt the eavesdropping capability of the eavesdropper. Finally, due to the complexity of the multi-path channels, the influence of the antenna correlation on the system security performance is considered. Compared with the existing physical layer security schemes, theoretical analysis and simulation results show that the proposed scheme has a higher secrecy signal-to-noise ratio, a higher rate of secrecy, and a lower bit error rate of legitimate user.     

面向数据传输稳定性的无人机群频谱接入方法

针对频繁变化的无线通信环境中无人机群频谱资源使用问题,在保障无人机数据传输稳定的前提下,以降低无人机间用频冲突率、提升信道利用率和系统吞吐量为目标,设计了基于多用户非耦合排队频谱接入方法。该方法中无人机之间不需要信息交互和中心控制节点,仅需根据自身数据传输需求、互扰功率和历史信道使用状态信息来构建学习效益函数,生成频谱使用策略。仿真结果表明,所提方法在确保无人机数据传输稳定和兼顾无人机用频公平性的前提下,能有效降低无人机间用频冲突,提升无人机群吞吐量。     

无人机自组网技术综述与发展展望

无人机自组网(Unmanned Aerial Vehicle Ad Hoc Network,UAVANET)主要应用于现代数字科技战场,具备传统无线自组织网络的快速组网、多跳传输和多任务协作等特点,同时拥有更高的抗毁性.无人机自组网能确保网络运行的灵活性和顽健性,但是在实际组网过程中,网络结构和组网方式的不同对作战能力...     

面向6G的无人机通信综述

5G的成功商用为日常生活带来了实质性的变化,如自动驾驶、万物互联等,然而随之也产生了更大的数据量需求,进而催生了第6代移动通信.相较于5G,6G在带宽、时延、覆盖等性能方面均需要有更大的提升.因此,该文针对全域覆盖、场景智联、信息耦合的6G网络中无人机(UAVs)的应用场景进行了综述.首先,针对无人机在空天地海一体化网...     

无线物理层密钥生成技术发展及新的挑战

物理层安全技术从信息论安全理论出发,保障通信安全,是实现安全与通信一体化的关键手段,逐渐成为国内外研究热点。该文围绕无线通信物理层密钥生成技术研究,主要聚焦在物理层密钥生成技术的理论模型,机制机理和研究现状,重点对比分析了两种不同类型密钥生成算法,即源型密钥生成算法和信道型密钥生成算法的区别和联系,揭示了物理层密钥技术利用通信信道内在安全属性促进通信安全的实质。特别地,该文给出了一种可行的物理层密钥生成5G工程实现框架。最后,该文展望了物理层密钥生成技术未来可能的研究方向。     

毫米波视距MIMO安全通信技术研究

移动通信和信息社会的高速发展对宽带高速数据传输提出了较高的要求,而毫米波多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）技术成为实现高速安全数据传输的重要技术途径.考虑到一些特殊的需求和应用场景,比如对偏远地区的覆盖,构建应急通信系统,特别是军事宽带战术互联网,基于空中移动平台的毫米波MIMO技术成为当前研究的一个热点.本文充分调研国内外相关文献资料,阐述了毫米波视距（line-of-sight,LoS）MIMO信道建模、天线阵列优化、混合波束成形设计以及物理层安全等相关技术的当前进展、存在的挑战,并指出未来的研究方向,推动基于空中平台的毫米波MIMO系统的工程化应用.     

基于深度强化学习的无人机间通信链路智能决策

由于无人机组网灵活、快速、低成本的特性,空中基站被视为在未来无线通信中有前景的技术。无人机集群可以通过相互协调和合作,完成的复杂任务,具有重大的研究和实用价值,而无人机间的高效通信是当下面临的重大挑战。为了在满足无人机间通信速率的前提下,尽可能节省发射功率,本文提出基于深度强化学习的集群方案和功率控制的智能决策算法。首先,本文设计了三种无人机集群方案,以对地面用户提供无缝的无线覆盖;然后,本文提出了基于深度Q网络（Deep Q-network）算法的集群方案和功率控制决策算法,用深度神经网络输出不同条件下联合决策的无人机集群方案和发射功率,并研究了重要性采样技术,提高训练效率。仿真结果表明,本文提出的深度强化学习算法能够正确决策无人机集群方案和发射功率,与不带强化学习的深度学习（Deep Learning Without Reinforcement Learning, DL-WO-RL）算法相比,用更低的发射功率满足无人机之间的通信速率要求,并且重要性采样技术能够缩短DQN算法的收敛时间。