Loading...

RIS-Assisted Joint UAV Trajectory and Power Optimization in the Presence of Untrusted Energy Harvesting Receivers

Saeedinezhad Anari, Amir Hesam | 2025

0 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 58378 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Behroozi, Hamid
  7. Abstract:
  8. In this thesis, we take into account a heterogeneous network comprising of both untrusted energy harvesting receivers (UEHRs) and information receiving nodes. Our aim is to securely transmit information-bearing signals from a multi-antenna base station to multiple legitimate users, while simultaneously providing the required energy of UEHRs. In other words, the UEHRs need to receive a minimum required energy to work, however, they might be curious about the signals sent from the BS. Accordingly, we propose a secure rate-splitting multiple access (RSMA)-based technique to facilitate the procedure of serving information receiving nodes, while keeping the useful information secret from UEHRs. We also utilize a hovering unmanned aerial vehicle (UAV) in our system, which is equipped with an intelligent reflecting surface (IRS) to be able to reliably serve the users with the security requirement. In this regard, an optimization framework for joint trajectory and rate splitting (RS) signal design is proposed with the objective of maximizing fairness secrecy energy efficiency. We then solve our proposed framework via dynamic programming by decomposing it into related sub-problems and utilizing sequential convex programming (SCP) method
  9. Keywords:
  10. Rate Splitting Multiple Access ; Unmanned Aerial Vehicles (UAV) ; Secrecy Rate ; 6th Communication Networks ; 5th Generation Cellular Network ; Untrusted Energy Harvesting Receivers (UEHR) ; Intelligent Reflecting Surface (IRS) ; Sequential Convex Programming (SCP) Method

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • تعریف مسئله
    • اهمیت موضوع
    • ادبیات موضوع
    • اهداف پژوهش
    • ساختار پایان‌نامه
  • آشنایی با امنیت لایه فیزیکی
    • مقدمه
    • معرفی امنیت لایه فیزیکی
    • رویکردهای برقراری امنیت در لایه فیزیکی
    • معیارهای ارزیابی امنیت لایه فیزیکی
      • نرخ/ظرفیتِ محرمانه
      • احتمالِ خاموشیِ محرمانه
      • گذردهیِ محرمانهٔ مؤثر (EST)
      • نرخِ محرمانهٔ بدترین‌حالت (WCSR)
      • توانِ مصرفی
      • بهره‌وریِ انرژی
      • بهره‌وریِ انرژیِ محرمانه با ملاحظهٔ انصاف (FSEE)
      • نتیجه‌گیری و انتخاب معیارهای برتر
    • امنیت لایه فیزیکی در شبکه‌های ارتباطی
      • امنیت لایهٔ فیزیکی در شبکه‌های ارتباطیِ نقطه‌به‌نقطه
      • امنیت لایهٔ فیزیکی در شبکه‌های مشارکتی و رله‌ای
      • امنیت لایهٔ فیزیکی در شبکه‌های چندکاربره/پخشی
    • جمع‌بندی فصل
  • مفاهیم اولیه و مروری بر کارهای پیشین
    • نمای کلی و مقدمه فصل
    • مقدمه‌ای بر شبکه‌های دسترسی چندگانه
    • دسترسی چندگانه غیرمتعامد (NOMA)
      • محرمانگی در برابر شنودگر خارجی
      • محرمانگی در برابر شنودگر داخلی
      • محرمانگی در برابر شنودگر داخلی و خارجی
    • دسترسی چندگانه تقسیم نرخ (RSMA)
      • معرفی RSMA
      • قید نرخ مشترک و نرخ محرمانه در RSMA
      • بررسی و مقایسه‌ی RSMA با سایر روش‌های دسترسی چندگانه
      • بررسی PLS در RSMA
    • سطوح بازتاب هوشمند (RIS)
    • ارتباطات بی‌سیم‌ به‌ کمک‌ UAVها
      • معرفی، مزایا و کاربردها
      • بررسی ترکیب پهپاد با RIS
      • مدل مسیر پهپاد و قیود حرکتی
    • کاربران دریافت‌کننده اطلاعات (IHR)
    • برداشت انرژی بی‌سیم و UEHRها
    • مدلِ تلفاتِ مسیرِ هوا–به–زمین و تجزیهٔ محوشدگی
    • شاخص‌های عملکرد: WCSR و FSEE
    • ابزارهای بهینه‌سازی مورد استفاده
    • مرور کارهای پیشین در امنیت لایهٔ فیزیکیِ شبکه‌های UAV مبتنی بر RSMA و RIS
      • مطالعاتِ پیشینِ کلیدی
      • رویکرد انتخابی در این پژوهش
    • جمع‌بندی فصل
  • رویکرد بهینه‌سازی توأم مسیر حرکت پهپاد و توان ارسالی در حضور گیرنده‌های غیر قابل اعتماد برداشت انرژی به کمک سطوح هوشمند برنامه‌پذیر
    • مدل سیستم و فرمول‌بندی مسئله
    • طراحی سیگنال مبتنی بر RSMA
    • فرمول‌بندی مسئله
      • تخصیص بهینهٔ پیامِ مشترک بین IHUها
      • بهینه‌سازیِ پیش‌کُدگذارهایِ مشترک و خصوصی
      • بهینه‌سازیِ فازِ بازتابیِ RIS
      • بهینه‌سازیِ مسیرِ UAV
    • شبیه‌سازی و بررسی همگرایی الگوریتم
      • همگرایی حلقهٔ کسریِ Dinkelbach
      • پایداری تقریب‌های SCA تحت سطوح توانِ مختلف
      • همگرایی نرخِ محرمانه با تغییرِ توان
      • اثر ارتفاع و وجود/عدم وجود RIS بر همگرایی
      • وابستگیِ FSEE به سقفِ توانِ ارسالی
      • بهینه‌سازیِ مسیرِ UAV در دو سقفِ سرعت
    • جمع‌بندی فصل
  • نتیجه‌گیری
    • جمع‌بندی دستاوردها
    • بهبود نسبت به کارهای پیشین
  • مراجع
  • واژه‌نامه
  • مطالب تکمیلی
    • خطی‌سازی در SCA
      • توضیح نمادهای خطی‌سازی در SCA.
      • کاربرد در قیودِ (4-29آ)–(4-29ل).
      • کاربرد در قیودِ (4-38آ)–(4-38م).
      • کاربرد در قیودِ (4-45آ)–(4-45ن).
    • توضیحِ متغیرهای کمکیِ اپیگراف/پیوندِ SINR برای قیودِ (18)
    • اثباتِ قضیه‌ی قیود مسئله‌ی بهینه‌سازی پیش‌کُدگذارها
    • اثباتِ قضیه‌ی معادل‌سازیِ زیرمسئلهٔ فازِ بازتابیِ RIS
    • اثباتِ قضیه‌ی مسیرِ UAV
...see more