Optimal power allocation for secure directional modulation networks with a full-duplex UAV user
Optimal power allocation for secure directional modulation networks with a full-duplex UAV user
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全双工无人机用户安全定向调制网络的最佳功率分配
DOI：
10.1007/s11432-019-9928-5
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发表时间：
2019-04
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Shu Feng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lu Zaoyu;Sun Linlin;Zhang Shuo;Zhou Xiaobo;Lin Jinyong;Cai Wenlong;Wang Jin;Lu Jinhui;Shu Feng
研究了一种基于定向调制（DM）的安全无人机辅助通信网络。在这个网络中，地面基站（GBS）作为一个控制中心，传输机密信息和人工噪声（AN）。UAV用户沿线性飞行轨迹沿着移动，旨在接收来自GBS的有用信息。同时，它也发送AN信号到进一步干扰窃听者的信道。以无人机飞行过程中保密率最大化为目标，建立了功率分配因子、波束形成向量和AN投影矩阵的联合优化问题。为了简单起见，分别应用最大速率传输、零空间投影和基于泄漏的方法来形成发射波束形成向量、GBS处的AN投影矩阵和UAV用户处的AN投影向量。在此之后，优化问题简化为具有两个PA因子的双变量优化程序。提出了一种交替迭代算法（AIA）来优化这两个PA因子。仿真结果表明，与半双工（HD）模式相比，所提出的全双工（FD）模式的保密率（SR）更高，且性能优于固定PA的FD模式。
This paper makes an investigation of a secure unmanned aerial vehicle (UAV)-aided communication network based on directional modulation (DM). In this network, ground base station (GBS) acts as a control center to transmit confidential message and artificial noise (AN). The UAV user, moving along a linear flight trajectory, is intended to receive the useful information from GBS. At the same time, it also sends AN signals to further interference eavesdropper’s channel. Aiming at maximizing secrecy rate during the UAV flight process, a joint optimization problem is formulated with respect to power allocation (PA) factors, beamforming vector and AN projection matrices. For simplicity, maximum rate transmission, nullspace projection and the leakage-based method are applied to form the transmit beamforming vector, AN projection matrix at GBS, and AN projection vector at UAV user, respectively. Following this, the optimization problem reduces to a bivariate optimization programme with two PA factors. An alternating iterative algorithm (AIA) is proposed to optimize the two PA factors. Simulation results demonstrate that, compared to the half-duplex (HD) mode, the proposed strategy for full-duplex (FD) mode achieves a higher secrecy rate (SR) and outperforms the FD mode with fixed PA strategy.
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