面向低空无线网络中安全上行通信的灵活双工细胞免设计
信息论
2026-05-07 v1 信号处理
math.IT
摘要
低空无线网络 (LAWNs) 预计将在未来 6G 基础设施中发挥核心作用，但无人机 (UAV) 的上行传输因其有限的发射功率、受限的天线资源以及高度暴露的空地传输条件，仍面临窃听威胁。为解决这一根本性瓶颈，我们提出一种灵活双工细胞免 (CF) 架构，其中每个分布式接入点 (AP) 可动态Operate 为 either 用于 UAV 上行收集的接收 AP 或生成协作人工噪声 (AN) 的发射 AP，以实现保密性增强。这种 AP 级双工灵活性引入了额外的空间自由度，使分布式 AP 能够针对 LAWNs 中的窃听者实现分布式和自适应保护。基于该架构，我们构建了最大-最小保密率问题，联合优化 AP 角色选择、接收合成和 AN 协方差设计。该紧密耦合且非凸的优化问题通过先推导接收合成器的解析最优解，再开发罚函数对偶分解 (PDD) 算法以保证收敛于平稳解的方式求解。为进一步降低计算负担，我们提出一种低复杂度序列方案，通过启发式指标确定 AP 角色，然后在 PDD 框架中嵌入闭式迭代更新 AN 协方差矩阵。仿真结果表明，所提出的灵活双工架构在 CF 系统固定 AP 角色时可获得显著的保密率提升。联合优化方法实现最佳保密性能，而低复杂度方法在计算复杂度降低一个数量级后仍实现了超过 90% 的最优性能，为 LAWNs 中的安全上行通信提供了实用解决方案。
引用
@article{arxiv.2601.04011,
title = {Flexible-Duplex Cell-Free Architecture for Secure Uplink Communications in Low-Altitude Wireless Networks},
author = {Wei Shi and Wei Xu and Yongming Huang and Jiacheng Yao and Wenhao Hu and Dongming Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.04011},
year = {2026}
}
备注
Submitted to an IEEE Journal