In this study, the altitude of an unmanned aerial vehicle base station (UAV-BS) is optimized to maximize an average worst-case secrecy rate (AWSR) without eavesdropper location information. AWSR denotes the lower bound of the network secrecy rate. The air-to-ground channels are modeled based on the derived line-of-sight probability under a general urban model with {\it Poisson point process} and {\it Rayleigh distribution} for the {\it locations} and {\it heights} of the buildings, respectively. To solve the AWSR maximization problem, which is intractable, I reformulate it with first-order Taylor series approximation using the density information of eavesdroppers and apply a Davies-Swann-Campey algorithm to effectively find the solution of the modified AWSR maximization problem. Numerical results verify that the altitude of UAV-BS affects the secrecy rate significantly and that the proposed UAV-BS can improve the secrecy rate compared to a static terrestrial BS. The results show the benefits of UAV-BS having flexibility in placement. Furthermore, the suggestion of UAV-BS altitude placement in terms of urban environmental parameters, eavesdroppers' density, and leitimate user's horizontal distance is provided.
이 연구에서는 도청자의 위치 정보 없이 average worst-case secrecy rate (AWSR)을 최대화하는 무인항공기 기지국의 고도를 최적화한다. 여기서 AWSR은 네트워크의 secrecy rate의 하한을 의미한다. Poisson point process (PPP) 분포의 건물 위치와 Rayleigh 분포의 건물 높이를 갖는 일반적인 도시 환경을 바탕으로 line-of-sight (LoS) 확률이 유도되며, 이를 통해 air-to-ground 채널을 모델링한다. AWSR을 최대화하는 최적화 문제는 수학적으로 아주 다루기 힘들어 풀기 위하여, 도청자의 밀도 정보를 쓴 일차 Taylor 급수 근사 재형성을 한다. 그 후에 Davies-Swann-Campley 알고리듬을 적용하여 변형된 AWSR 최대화 문제의 해를 구한다. 수치적인 결과를 통해 무인기 기지국의 높이가 물리 계층 보안에 큰 영향을 끼친다는 사실과 제안된 고도에 위치한 무인기 기지국이 정적인 지상의 기지국과 비교하여 물리 계층 보안을 향상시킨다는 것을 보인다. 결과는 배치가 유동적인 무인항공기 기지국의 이점을 보여준다. 또한, 도시 환경의 매개변수, 도청자의 밀도, 합법적 사용자의 수평 거리에 따른 무인항공기 기지국의 고도 배치에 대한 제안이 제공된다.
