无人机辅助的反向散射通信系统安全容量优化

来源：信号处理杂志 2025年第4期北京时间：

作者：杨欣欣, 朱琦

摘要：反向散射通信技术具有低成本、低功耗等特点，可以广泛应用于大规模物联网中。物联网的传感器分布广泛，有些偏僻区域移动网络无法覆盖，在无线网络中引入无人机可以改善网络覆盖性能，提高频谱利用率。由于无线通信信号容易被窃听，用户的信息会被泄露，因此本文针对无人机辅助反向散射通信系统的安全问题，提出了能量采集与反向散射通信安全容量的联合优化算法。在能量和反向散射通信的安全性能约束条件下，构建了最小反向散射安全容量最大化的优化问题。由于该优化问题为非凸优化问题，因此本文采用块坐标下降算法（Block Coordinate Descent，BCD）的全局迭代算法进行求解，将原优化问题分解为三个优化子问题。对于时间分配子问题，采用线性规划进行求解。对于非凸无人机轨迹优化子问题，首先利用变量替换对该子问题进行简化。随后利用连续凸逼近法（Successive Convex Approximation， SCA）进行求解。对于非凸的地面用户调度子问题，由于待求解的优化变量是整数变量，因此采用分支定界法进行求解。最后通过全局迭代分别获得时间分配、无人机轨迹以及地面反向散射设备调度的全局最优解。仿真结果表明，本文算法具有较好的收敛性，并且与列举的其余两种参考算法相比，本文提出的算法性能更好，可以有效地提高系统的安全容量。

关键词：‍‍反向散射通信, 无人机, 安全容量, 能量采集