519 浏览面向无人机网络的多用户通信关键技术研究
摘要：近年来,无人机凭借其操作简单、应用灵活、适应性强、覆盖面广等优势,被广泛应用于无线通信领域之中,因此无人机通信网络成为国内外学者的研究热点。然而,由于无线媒体固有的广播特性以及无人机通信能提供视距传输的特点,信息很容易被非法用户拦截,这在一定程度上影响了无人机通信网络的安全性能。基于上述背景,本文主要研究了面向无人机网络的多用户通信关键技术。本文的主要内容及创新点如下:首先,考虑了存在窃听节点的无人机通信网络,其中窃听节点导致的保密信息传输泄露问题,恶化了无人机通信网络的物理层安全性能。在此场景下,本文采用基于传输信道容量与窃听信道容量之差的安全容量作为多用户选择的准则,提出了一种安全容量最大化的多用户调度方案,分析了所提方案的安全中断性能。仿真结果表明,与轮询调度方案相比,所提多用户调度方案显著提升了无人机通信网络的安全容量,降低了无人机通信网络的安全中断概率。其次,考虑了存在窃听节点与友好干扰节点的无人机通信网络,其中一个用户发送信号,友好干扰节点发送干扰信号以对抗窃听节点。在此场景下,提出了最优用户随机干扰和最优干扰随机用户两种方案,推导出莱斯与瑞利混合信道环境下无人机物理层安全通信的安全中断概率表达式,并比较了两种方案的安全中断性能优劣。仿真结果表明,与随机用户最优干扰方案相比,最优用户随机干扰方案会对系统性能有明显的提升。此外,通过增加地面用户的数量,两种方案下的安全中断概率都会得到显著改善。最后,考虑了存在资源分配公平性问题的无人机通信网络,其中无人机通过正交频分多址的方式同时给地面多个用户提供通信覆盖,以系统容量为优化目标,比例速率为公平性约束,将无人机通信网络中的资源分配建模为一个优化问题。在此场景下,提出了比例公平多用户调度方案,分析了所提方案的系统性能。仿真结果表明,与轮询调度方案以及最优用户调度方案相比,比例公平多用户调度方案能够实现系统吞吐量与用户间公平性的有效平衡。此外,通过调整无人机部署位置,能够进一步提升系统容量。
关键词：无人机通信;用户调度;
文章目录
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无人机通信技术研究现状
1.2.2 无人机通信中的资源调度研究现状
1.3 主要工作以及贡献
1.4 本文组织架构
第二章 相关背景知识介绍
2.1 无人机通信信道模型
2.1.1 大尺度衰落模型
2.1.2 小尺度衰落模型
2.2 物理层安全技术
2.3 本章小结
第三章 基于多用户调度的无人机物理层安全通信网络的性能分析
3.1 引言
3.2 系统模型
3.3 用户调度方法研究
3.3.1 轮询调度方案
3.3.2 最优用户调度方案
3.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 面向无人机物理层安全通信的友好干扰选择和多用户调度研究
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 多用户调度与干扰选择方案的安全中断概率分析
4.3.1 最优用户随机干扰方案
4.3.2 最优干扰随机用户方案
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第五章 基于比例公平多用户调度的无人机通信系统资源分配研究
5.1 引言
5.2 系统模型
5.3 比例公平多用户调度方法研究
5.3.1 子载波分配
5.3.2 最优功率分配
5.3.3 最优高度
5.4 仿真结果与分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
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