This paper considers unmanned aerial vehicle (UAV)-carried intelligent reflecting surface (IRS) for secure data collection in wireless sensor networks. An eavesdropper (Eve) lurks within the vicinity of the main receiver (Bob) while several randomly placed sensor nodes beamform collaboratively to the UAV-carried IRS that reflects the signal to the main receiver (Bob). The design objective is to maximise the achievable secrecy rate in the noisy communication channel by jointly optimizing the collaborative beamforming weights of the sensor nodes, the trajectory of the UAV and the reflection coefficients of the IRS elements. By designing the IRS reflection coefficients with and without the knowledge of the eavesdropper's channel, we develop a non-iterative sub-optimal solution for the secrecy rate maximization problem. It has been shown analytically that the UAV flight time and the randomness in the distribution of the sensor nodes, obtained by varying the sensor distribution area, can greatly affect secrecy performance. In addition, the maximum allowable number of IRS elements as well as a bound on the attainable average secrecy rate of the IRS aided noisy communication channel have also been derived. Extensive simulation results demonstrate the superior performance of the proposed algorithms compared to the existing schemes.


翻译:本文考虑了无人驾驶飞行器(UAV)携带的智能反射表面(IRS),用于无线传感器网络的安全数据收集。一个窃听器(Eve)潜入主接收器(Bob)附近,同时一些随机放置的传感器节点与UAV携带的IRS形成协作,反映向主接收器(Bob)发出的信号。设计目标是通过联合优化传感器节点、UAV轨迹和IRS元素反射系数的协作波束重量,使噪音通信频道中可实现的保密率最高保密率最大化。此外,在设计IRS反射系数时,既要了解又不知情,又要与主接收器频道(Bob)的频道合作,我们为保密率最大化问题开发了一个非局部的次最佳解决方案。分析显示,通过传感器分布区的不同,无人驾驶飞行器飞行时间和传感器节点分布的随机性能,可以极大地影响保密性能。此外,IRS元素的最大允许数量,也是IRS系统要素的极限,也是对可实现的高层通信率的现有分析计划,同时也展示了可实现的升级的升级分析结果。

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