多无人机协同安全通信的联合拓扑与功率优化
信号处理
2025-04-24 v1
摘要
本文研究了一种无人机 (UAV) 启用安全通信场景，其中一组无人机执行虚拟非均匀线性阵列 (NULA) 与基站 (BS) 通信，同时面临窃听者 (Eves)。我们的目标是设计无人机拓扑、轨迹和预编码，以最大化系统信道容量。为此，我们将原问题转换为等效的两阶段问题。具体而言，我们首先通过精心设计无人机拓扑来最大化信道增益。随后，我们研究轨迹和预编码的联合优化，以满足对 BS 的质量服务 (QoS) 保证、对 Eves 的泄漏容忍度、每个无人机的发射功率、初始/最终位置以及圆柱形禁飞区等约束条件，实现总发射功率最小化。对于无人机拓扑设计，我们证明该拓扑遵循 Fekete 点分布。轨迹和预编码设计 formulated as 一个非凸优化问题，通常难以求解。随后，将非凸约束转换为凸项，提出一种双循环搜索算法来解决发射功率最小化问题。引入随机旋转偏移以执行动态随机信道，从而增强安全性。数值结果表明，所提出的方法在促进容量方面具有优势。
引用
@article{arxiv.2504.16392,
title = {Joint Topology and Power Optimization for Multi-UAV Collaborative Secure Communication},
author = {Bin Qiu and Wenchi Cheng and Hongxiang He and Wei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16392},
year = {2025}
}