主动干扰辅助下的无人机隐蔽通信功率与位置联合优化

利用友好干扰节点发送人工噪声是无线隐蔽通信中一种常见实现方法,可以增加监听者做出判断的不确定性,从而实现隐蔽传输。为此,考虑在无人机隐蔽通信网络中,部署一个空中的友好干扰节点,发射人工噪声干扰地面监听者的检测。对无人机与地面用户之间实现无线隐蔽传输进行了研究,分析了其有效隐蔽性能,联合优化了2架无人机的发送功率和位置部署以最大化隐蔽传输速率,使用粒子群优化算法与功率位置交替迭代算法2种优化方法得到最优的无人机部署位置及功率分配方案。仿真结果表明,联合优化方案相比于固定位置只优化功率的基准方案可以显著地提高系统隐蔽传输性能,且交替迭代算法所得结果要优于粒子群优化算法。     

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...     

隐蔽通信及安全检测防护技术探究

隐蔽通信一种用于躲避安全监测和违反现有安全策略方式的信息传输.隐蔽通信通常利用TCP/UDP/IP协议规范中可选和可扩展的元素来实现隐蔽数据的插入和传输.本文研究了隐蔽通信的常见方式,总结归纳了当前隐蔽通信的检测方法和当前存在的不足.     

系留无人机中继通信系统研究

由无人机携带的通信中继装备(如基站、无线电台等)在提高网络容量、扩大网络覆盖范围方面具有巨大的潜力,但是却存在着因自带电源有限而飞行时间短、难以建立无人机与地面站间可靠通信链路等缺点,而系留无人机中继通信系统则可有效解决这些问题.文章描述系留无人机中继通信系统的构成,分析系留无人机中继通信系统的优势,指出系留无人机中继...     

物理层隐蔽通信的检测和性能分析

隐蔽通信是指在无线通信过程中,利用隐蔽技术使监测人无法检测到无线传输的存在,使得信息在传递过程中受攻击的风险大大降低。论文主要研究物理层隐蔽通信的检测方法和性能分析,首先,在现有隐蔽通信研究的基础上归纳出物理层隐蔽通信的理论框架;其次,阐述了看守者的检测度量方法及其检测性能分析;第三,以文献比较的方式对隐蔽通信的性能和仿真结果的评价进行了分析,最后,总结了一些撰写本文时未解决的技术挑战,并讨论了隐蔽通信的未来趋势。     

无人机信息传输系统仿真设计

无人机在现代战场通信中具有独特优势和重要地位.无人机信息传输系统可用于地面测控站和无人机之间的信息交换.为了更好验证系统功能,对无人机信息传输系统进行仿真设计,建立包括地面测控站、中继卫星、中继飞机、无人机和有人机在内的仿真场景.通过OPNET网络仿真软件对系统的网络模型,节点模型以及进程模型进行了建模,基本实现了信息传输功能,并对仿真结果进行分析.     

无人机通信网络的研究

在现代局部战争中,可采用高空长航时无人机作为通信中继平台,实现地面站与各无人机之间的通信(测控信息和任务信息传输)。本文给出了无人机系统(UAVS)通信网仿真系统的组成,设计了通信协议模块的分层呼叫协议与路由选择协议,该软件已用于UAVS通信网仿真系统。     

面向隐蔽侦察任务的无人机中继通信频谱资源优化方法

战场环境下,无人机因其自身辐射被敌侦收而产生安全威胁,并容易对其他通信网络产生干扰。为提高无人机安全执行战场侦察任务时的侦察信息传输速率,提出面向隐蔽侦察任务的无人机中继通信频谱资源优化方法,通过功率控制避免被敌方反侦测,并利用无人机中继增大系统通信速率,通过频谱资源优化达到无有害干扰通信的目的。同时提出了基于块坐标下降法与连续凸近似法相结合的频谱资源联合优化算法,通过对带宽分配、发射功率和无人机轨迹等变量的联合优化获得次优解。仿真结果表明：与基准策略相比,联合优化算法具有更高的信息传输速率。     

基于BP算法的无人机物理层网络编码研究

建立了基于置信传播(BP)算法的双向中继系统传输模型,理论推导了中继节点处物理层网络编码的映射关系,研究了不同调制方式下各种异步因素对通信系统误码率的影响规律,为无人机在实战中更广泛地应用提供理论基础.     

UAVS通信协议模块的设计与实现

在现代局部战争中,可采用高空长航时无人机作为通信中继平台,实现地面站与各任务机之间的通信(测控信息和任务信息传输)。论文给出了无人机系统(UAVS)通信网仿真模块的组成,设计了通信协议模块的分层呼叫、数据传输和飞行控制命令三个协议流程,该软件已成功地用于UAVS通信网仿真系统。     

无人机网络中人工噪声增强的短包隐蔽通信

考虑无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）网络中人工噪声（Artificial Noise, AN）增强的隐蔽无线通信,其中UAV工作在全双工状态,不仅接收Alice发送的隐蔽信息,而且产生AN恶化Willie的探测性能。构建了UAV的三维位置部署和AN发射功率以及Alice发射功率设计的联合优化问题。所构建的优化问题是非凸的且其优化变量相互耦合,这导致该优化问题很难直接求解。为了求解该优化问题,首先根据优化问题隐含的特性,将其等价地转换为更易处理的形式。随后,推导了Alice发射功率和AN发射功率的最优解析表达式。随后证明了UAV的最优水平位置一定位于Alice和Willie的连线上。在此基础上,推导了UAV的最优三维放置位置。仿真结果表明,与无AN方案相比,所提方案可以显著的提高系统的隐蔽传输性能。      

智能反射面辅助及人工噪声增强的无线隐蔽通信

该文考虑一种智能反射面(IRS)辅助及人工噪声(AN)增强的无线隐蔽通信以提升隐蔽传输性能。首先,分析了Willie的探测性能并给出了总的最小探测错误概率下界表达式。在此基础之上,构建以最大化有效吞吐量为目标函数,以隐蔽需求和最大AN发射功率为约束的优化问题。该优化问题为非凸的,通常很难直接求解。该文提出基于Dinkelbach方法的交替迭代算法联合设计IRS的反射系数和Alice的发射功率及Bob的AN发射功率。为了降低计算复杂度,进一步提出一种低复杂度算法以获取相应优化变量的解析表达式。仿真结果表明：与无IRS及无AN方案相比,所提方案可以显著提升隐蔽传输性能。     

Performance analysis of covert wireless communication based on beam forming with noise uncertainty

In order to establish covert wireless communication in Rayleigh fading environment with noise uncertainty,a scheme of downlink covert wireless communication based on complex Gaussian random coding and beam forming was adopted,and more importantly,the performance of covert wireless communication was analysed.Firstly,the covert probability of communication was analyzed by using the hypothesis test theory.Secondly,the optimal detection threshold of the illegal detection party was given and proved,and the closed expressions of the average covert probability,connection interruption probability and covert throughput of the system were further obtained.Finally,by jointly designing the transmission power and target covert rate,the optimal goal of the maximum covert throughput of the system was achieved,and the corresponding algorithm based on step search was given.The simulation results show that the beam forming technology could provide some gain for covert wireless communication.Compared with the ideal case in which the legitimate receiver is not affected by the noise uncertainty,the covert throughput in non-ideal case is significantly reduced and almost not affected by the basic noise level of the environment.     

基于多径信道能量随机动态打散的隐蔽无线通信方案

为应对无线通信中的未知非法检测威胁，该文提出一种随机跳径隐蔽通信方案，实现了信号能量在多径上随机动态打散。首先，基于我方多径信道信息设计了隐蔽传输策略，并构建了敌方检测模型。接着，通过引入相关性纠偏因子，分别推导了所提方案、选最强径方案和经典最大比发送方案的敌方平均接收信噪比(SNR)闭式表达式，并基于曲线拟合的方法计算了我方最小平均隐蔽概率，完成了隐蔽性能定性和定量评估。然后，推导了我方平均接收信噪比闭式解，分析了系统速率性能。仿真实验表明，所提方案不仅在未知敌方任何信息的一般情形下具有隐蔽性能优势，而且在敌方抵近我方的极端情形下可以最大程度地解决隐蔽通信失效问题。     

无人机短包通信中基于NOMA传输的安全性能分析

针对物联网（IoT）通信的低延时需求,为了保证数据传输的灵活性,本文构建一种基于短包传输的无人机（UAV）通信网络。由于非正交多址接入（NOMA）技术能够增加可服务的地面用户数量,故将该技术应用到无人机短包通信（UAV-SPC）系统中可以解决多用户的安全传输问题。与正交多址（OMA）技术相比,NOMA可有效提高用户接入公平性和频谱利用率,因此被广泛用于下行链路的通信传输。为解决复杂的安全传输问题,首先证明在功率和译码错误率约束的条件下,分别存在最优的功率分配,数据传输包长和系统传输比特数使目标用户的平均安全吞吐量最大。在此基础上,通过本文所提算法得到安全传输问题的优化解。实验结果验证了该算法的稳定性和可行性。此外,与基准方案相比,本文所提方案可有效降低短包传输的通信时延,提高系统中目标用户的平均安全吞吐量。     

基于MADDPG的无人机辅助通信功率分配算法

针对多无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)作为空中基站辅助通信的吞吐量和公平性问题,提出了一种基于多智能体深度确定性策略梯度算法(multi-agent deep deterministic policy gradient algorithms, MADDPG)的功率分配算法,该算法通过联合优化UAV基站的功率分配和用户接入以提高系统吞吐量和公平性。本文首先构建了UAV基站为地面建立通信服务的三维场景,然后通过联合功率、用户关联和UAV位置约束,构建了吞吐量和公平性最大化的问题模型。考虑到该问题的复杂性,本文将所构建的优化问题建模为马尔科夫决策过程(Markov decision process, MDP),通过引入深度确定性策略梯度算法(deep deterministic policy gradient algorithm, DDPG)解决该问题。仿真结果表明,本文提出的基于MADDPG的UAV基站功率分配算法与其他算法相比,可以有效地提升系统的吞吐量和用户的公平性,提高通信的服务质量。     

Analysis and determination of cooperative MAC strategies from throughput perspectives

In recent years, cooperative communication has been developed as a new communication strategy that incorporates a relay node to assist direct point-to-point transmission. By exploiting cooperative diversity, different types of techniques have been proposed to improve transmission reliability from the physical layer perspective. However, owing to the longer transmission time resulting from the cooperative schemes, there is no guarantee to enhance network throughput in view of the medium access control (MAC) performance. In this paper, system throughput of combined direct/cooperative communication is evaluated by exploiting the proposed analytical model based on the IEEE 802.11 MAC protocol. The feasibility of adopting either cooperative or direct communication is also studied in the analytical model. In terms of network throughput, whether to adopt cooperative schemes depends on the tradeoff between cooperative transmission delay and channel quality of direct communication. Moreover, two cooperative MAC protocols are proposed to determine the circumstances to activate cooperative communication according to the channel quality. The full-channel quality indicator based cooperative (FCC) MAC protocol is introduced to choose both the transmission scheme and the relay node according to the full channel quality information. However, the overhead caused by the FCC scheme can degrade the throughput performance as the number of available relays is significantly increased. Therefore, the bitwise competition based cooperative (BCC) MAC protocol is utilized to efficiently determine a feasible relay node for data transmission. Simulations are performed to validate the effectiveness of proposed analytical models and cooperative MAC protocols. It is observed that the proposed BCC scheme can outperform both the FCC protocol and conventional direct transmission with enhanced system throughput.     

多无人机协作的认知通信网络中能/谱效折中优化

在无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）认知通信网络中,其能量受限和通信高吞吐量问题备受关注。然而,能量效率（Energy Efficiency,EE）的提升可能会导致频谱效率（Spectrum Efficiency,SE）的下降。针对此问题,对UAV协作认知通信网络中EE和SE的折中优化进行了研究。首先,进行了感知时间、UAV通信的发射功率和判决门限各自对SE与EE两者的优化;其次,通过二分法求解使得EE和SE最大化的感知时间值,并通过穷尽搜索法分别求解感知时间、UAV通信的发射功率和判决门限对EE和SE折中优化问题的最优参数值。在此基础上,提出一种联合参数迭代优化算法,求解EE和SE的折中优化问题。仿真实验表明,SE和EE之间存在折中的权衡,并验证了所提优化方案的有效性。     

多小区毫米波系统中无人机基站飞行姿态优化及性能分析

为了提高多小区毫米波系统中无人机基站覆盖区域内用户的通信质量,本文提出了一种无人机基站的飞行姿态优化方案。该方案首先在无人机基站天线数量趋于无穷大的情况下对吞吐量进行优化,得到最大吞吐量的渐近表达式,然后将吞吐量优化问题进一步细化为天线倾斜角优化问题,最后通过穷举搜索算法来获得使吞吐量最大的天线阵列倾斜角,进一步通过调整天线倾斜角以优化无人机飞行姿态。数值仿真结果表明,所提出的优化方案能够有效提高系统性能,对于多小区无人机毫米波通信系统的性能优化具有理论指导意义。