携带智能反射面的无人机无线传感器网络安全数据收集中的联合波束成形与位置优化
信息论
2021-01-19 v1 密码学与安全
math.IT
摘要
本文研究利用携带无人机（UAV）的智能反射面（IRS）实现无线传感器网络中的安全数据收集。当若干随机分布的传感器节点协同波束成形至携带无人机的智能反射面，并由其将信号反射至主接收端（Bob）时，窃听者（Eve）潜伏在主接收端附近。设计目标是通过联合优化传感器节点的协同波束成形权重、无人机轨迹以及IRS单元的反射系数，最大化噪声通信信道中的可达保密速率。通过设计已知与未知窃听者信道状态下的IRS反射系数，我们给出了保密速率最大化问题的非迭代次优解。解析表明，无人机飞行时间以及通过改变传感器分布区域得到的节点分布随机性会极大影响保密性能。此外，还推导了IRS单元的最大允许数量以及IRS辅助噪声通信信道可达平均保密速率的界。大量仿真结果表明所提算法相较现有方案具有优越性能。
引用
@article{arxiv.2101.06565,
title = {Joint Beamforming and Location Optimization for Secure Data Collection in Wireless Sensor Networks with UAV-Carried Intelligent Reflecting Surface},
author = {Christantus O. Nnamani and Muhammad R. A. Khandaker and Mathini Sellathurai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.06565},
year = {2021}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Communications