[发明专利]一种无人机和智能反射面相结合的隐蔽通信方法

权利要求书

1.一种无人机和智能反射面相结合的隐蔽通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，进行以下设置：

1)在无线通信网络中，一个地面发送端Alice向地面接收端Bob传递机密信息，并且在地面上存在一个位置不确定的潜在窃听者Willie试图拦截和窃听合法传输；利用无人机和智能反射面作为移动中继，其中智能反射面由无人机携带；

2)在该系统模型中，无人机和智能反射面的飞行高度固定为H，无人机和智能反射面的水平坐标为Bob的坐标表示为估算的Willie位置表示为Willie潜在区域的圆半径为C_W；由于空地间信道的视距特性，假设空地信道增益满足自由空间路径损耗模型，每1m的参考距离下的信道功率增益表示为β₀；对于无人机和智能反射面到Alice、Willie的信道，考虑瑞利衰落信道其中d、μ分别用户间的距离、路径损失指数，g是遵循独立同分布的复高斯分布；智能反射面的对角矩阵其中N为智能反射面中反射元素的数量，并且i＝1,2,3,…,N；定义h_uw、h_au、h_aw分别表示无人机和智能反射面到Willie、Alice到无人机和智能反射面、Alice到Willie的信道增益；

3)Alice的信息发送功率P_a不超过其上限功率P_max，信息传输速率R不低于其可以正确解调的门限值R_th；

4)Willie在其探测位置q_W上，通过判断Willie接收到的信号功率大小来判断Alice、Bob之间的通信是否进行：

5)在步骤4)中构成的最坏情况下，通过合理安排信息发送功率P_a、无人机和智能反射面的位置和相移θ_i，使隐蔽传输速率R最大化，同时保证满足隐蔽通信的约束条件，即ξ^*≥1-ε，其中ε为隐蔽性参数；

第二步，根据第一步的具体设置，通过计算并分析Willie的最佳探测功率的门限值T^*和最小的错误检测概率为ξ^*，使Willie正确检测到Alice、Bob之间是否进行通信这一事实的概率最大化，其中最佳检测功率门限值T^*如公式(1)所示，最小的错误检测概率为ξ^*如公式(2)所示：

式中，v＝|h_uwΘh_au+h_aw|²，表示Willie处的信道增益；ρ、r_w分别表示额定噪声功率、噪声不确定系数、Willie的信噪比；

隐蔽传输速率如公式(3)所示：

式中，h_ub和h_au分别表示无人机和智能反射面到Bob、Alice到无人机和智能反射面的信道增益；Θ表示智能反射面的对角矩阵元素；σ_b表示Bob处的噪声功率；

第三步，优化目标是隐蔽传输速率，根据该模型可以构建以下优化问题：

s.t.C1:ξ^*≥1-ε,

C2:0＜P_a≤P_max,

在该优化问题中，C1是信号传输隐蔽性要求；C2是Alice处发射功率的约束要求，P_max为对应的最大发射功率；C3给出了智能反射面的相移约束，表明各反射单元的相移可以在[0,2π]范围内调整，这是切实可行的；

第四步，设计算法求解优化问题：

首先确定允许的最大发射功率P_a；然后，推导出智能反射面的最优相移θ_i、无人机和智能反射面的最佳位置。