[发明专利]增强无线网络物理层安全的低空移动基站动态部署方法

摘要

本发明公开了一种增强无线网络物理层安全的低空移动基站动态部署方法。该方法以地面用户为坐标原点建立坐标系，空中平台对地面窃听者进行定位，获得其相对于坐标原点的位置，然后建立在飞行空域约束下的空中平台位置优化数学问题，并基于问题的几何属性和等价转化进行分步求解。其求解方法为：先求得最佳飞行高度，再将问题简化为二次分式规划，然后等价转化为二次规划，再接着等价转化为半定松驰问题，最后转化为一个凸的半定规划，其可以运用半定规划算法进行求解。本发明将一个复杂的非凸的动态位置优化问题最终转化为一个简单的凸的半定规划问题，给出的求解步骤简单、易于实现，并且能显著提高非零保密速率的概率。

主权项

1.增强无线网络物理层安全的低空移动基站动态部署方法，其特征在于，以地面用户为坐标原点建立坐标系，窃听者位置记为(xe,ye,0)，空中平台位置记为(x,y,z)，空中平台对地面的窃听者进行定位，获得其相对于坐标原点的位置；然后，对空中平台进行实时位置优化，来最大化系统的非零保密传输概率，从而尽可能地提高系统保密传输的可能性；具体包括以下步骤：(1)建模数学问题建模如下数学问题：其中：p_s表示Rayleigh信道衰落下的非零保密容量的概率，x²+y²≤r²表示空域边界在水平面的投影；z_min≤z≤z_max表示空中平台的最低和最高飞行高度限制；α是路径损耗指数；上述问题可等价为(2)对上述问题进行求解，具体求解步骤如下：Step1求得最佳飞行高度：空中平台的最佳高度z*为允许的最低飞行高度，即z*＝zmin；Step2转化为二次分式规划：最佳位置在水平面的投影(x^*,y^*)位于直线上且x_e≠0(当x_e＝0时，可得到类似的优化问题，并可用相同的步骤求解)，且点(x^*,y^*)和(x_e,y_e)分布于点(0,0)两侧，则问题(1)被简化为其中：很明显，ax²+bx+c₂>0；Step3转化为二次规划：变量代换，定义将问题(2)等价转化为Step4进行半定松驰：定义变量代换u＝(k,s)^T，则问题(3)可以表示为Step5转化为半定规划：省略约束rank(U)＝1并不会影响解的最优性，则可以得到一个半定规划问题运用半定规划相关算法求解问题(5)，得到使非零保密速率的概率最大的空中平台最优位置(x*,y*)。