【摘 要】
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随着车联网技术的飞速发展,未来将有越来越多的设备接入车载网络,带来爆炸性的流量增长。将中继协作通信技术应用于车载通信系统可通过大规模连接减少流量拥塞、改善通信网络的覆盖能力和通信质量。中继协作尤其适用于城市交通地理环境复杂和高楼遮挡等情况。此外,无线传输环境的开放性会使通信系统遭受到恶意窃听用户攻击,严重影响了车载通信系统的安全性能。因此,如何实现协作车载通信系统中信息高效传输的同时保障通信系统的
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随着车联网技术的飞速发展,未来将有越来越多的设备接入车载网络,带来爆炸性的流量增长。将中继协作通信技术应用于车载通信系统可通过大规模连接减少流量拥塞、改善通信网络的覆盖能力和通信质量。中继协作尤其适用于城市交通地理环境复杂和高楼遮挡等情况。此外,无线传输环境的开放性会使通信系统遭受到恶意窃听用户攻击,严重影响了车载通信系统的安全性能。因此,如何实现协作车载通信系统中信息高效传输的同时保障通信系统的安全性能,这是目前协作车载通信系统亟需解决的关键技术问题。论文研究的主要内容如下:第一,概述协作车载通信系统中的基础理论。主要包括车载通信网络架构、中继协作通信技术,非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）协作通信技术和可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface,RIS）技术。第二,针对全双工（Full-Duplex,FD）非正交多址接入车载协作通信网络中信道的广播特性使得车载通信安全性难以得到有效保障,且容易造成网络中断情况,提出了一种以降低安全中断概率（Secrecy Outage Probability,SOP）为目标的NOMA-FD最优中继选择方案。所提出的方案通过任意中继给窃听车辆用户发送干扰噪声和对NOMA全双工中继采用剩余自干扰消除技术来联合保障合法车载用户安全高效数据传输。数值分析也验证了理论结果。值得说明的是,通过合理参数设置,该方案可以较好地降低系统的SOP,在保证系统较低复杂度的同时有效提升通信系统的安全性能。第三,针对车载通信网络需求增加使得车载网络信息传输缓慢,以及固定的无人机中继在地理位置选择上存在一定的局限性等问题,提出了一种以提高车载传输信息高效性为目标的交替优化迭代算法来优化无人机中继轨迹。该算法将整个通信过程离散化,根据平均传输速率最大化的轨迹设计得到的非凸优化问题,通过引入松弛变量,采用序列凸规划的方法来解决非凸问题,计算得到平均传输速率最大化的无人机飞行轨迹。此外,为了保障通信系统的安全性能,采用RIS技术辅助移动的无人机中继方案。数值分析表明,优化无人机轨迹可以得到平均传输速率最优解。并在RIS技术辅助下,系统SOP降低,在有效提高通信系统传输速率的同时也保证了安全性能。
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