An unmanned aerial vehicle (UAV)-aided network is becoming a promising application for the future wireless communication in both military and civilian fields, due to its advantages over traditional ground communication of the flexible deployment and dominant line-of-sight (LoS) channel. On the other hand, due to broadcast and LoS nature, there are challenges in that it is vulnerable in security, so many studies are being conducted to compensate for this. In this paper, we consider the UAV is operated as a cooperative jammer to enhance the physical layer security of the ground legitimated nodes in the presence of an eavesdropper (Eve). Furthermore, we assume that the UAV has imperfect information on the locations of the ground legitimated nodes and Eve due to GPS jamming and covert operation of Eve, respectively. We also further studied the extended situation where Eve is not single but multiple operation. With these uncertainties of the nodes' locations, we formulate a robust joint optimization problem of the UAV's jamming power and trajectory to maximize the average secrecy rate. To handle the non-convexity of the optimization problem, we propose an iterative suboptimal algorithm based on the block coordinate descent method. Simulation results present that the proposed algorithm has outstanding performance in terms of physical layer security compared to other benchmark methods.
무인 항공기 (UAV) 지원 네트워크는 유연한 배치와 지배적인 가시선 채널이라는 기존 전통적인 지상 노드와 대비되는 장점으로 인해 군과 민간 모든 분야에서 미래의 무선 통신을 위한 유망한 수단으로 전망되고 있다. 반면, 이러한 특성으로 인해 보안 측면에서는 취약하다는 문제가 있어 이를 보완하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 이 논문에서 우리는 도청자 (eavesdropper, Eve)가 있을 때 지상의 합법적 노드의 물리 계층 보안을 강화하기 위해 UAV를 협력 재머로 운용하는 상황을 적용했다. 또한, UAV는 GPS jamming 및 Eve의 은밀한 통신으로 인해 합법적 지상 노드들과 Eve의 위치에 대한 정보가 불완전하다고 가정한다. 여기에 더해 Eve가 하나가 아닌 다수 존재하는 상황도 확장하여 추가 연구했다. 이때 노드들 위치의 불확실성을 고려하여 UAV의 재밍 성능 및 비행궤도에 대한 강력한 공동 최적화 문제를 수식화하고 이를 이용해 평균 보안 속도를 최대화한다. 수식화한 최적화 문제의 비 볼록성을 처리하기 위해 block coordinate descent (BCD) 기법을 기반으로 반복을 통한 차선책 알고리즘을 제안했다. 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 다른 벤치 마크 기법에 비해 물리 계층 보안 측면에서 뛰어난 성능을 가지고 있음을 나타낸다.
