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On the secrecy performance of integrated satellite‐aerial‐terrestrial networks
International Journal of Satellite Communications and Networking ( IF 0.9 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1002/sat.1334 Guoqiang Cheng 1 , Qingquan Huang 1 , Ruiyang Xing 2 , Min Lin 3 , Prabhat K. Upadhyay 4
International Journal of Satellite Communications and Networking ( IF 0.9 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1002/sat.1334 Guoqiang Cheng 1 , Qingquan Huang 1 , Ruiyang Xing 2 , Min Lin 3 , Prabhat K. Upadhyay 4
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This paper investigates secure transmission of an integrated satellite‐aerial‐terrestrial network (ISATN), where multiple eavesdroppers (Eves) attempt to overhear the satellite signals cooperatively. The ISATN adopts an unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with multiple antennas as a relay with threshold‐based decode‐and‐forward (DF) protocol. By assuming that perfect instantaneous channel state information (CSI) of the satellite‐UAV link and the statistical CSI of the UAV‐user link are available, we first propose a beamforming (BF) scheme for maximizing the achievable secrecy rate (ASR) of the considered network. Then, we derive the analytical expressions of the secrecy outage probability (SOP) and ergodic secrecy rate (ESR) of the considered system with the BF strategy under an assumption that the satellite‐UAV link undergoes the shadowed‐Rician fading, while the UAV‐user link experiences the correlated Rayleigh fading. Finally, numerical results are given to demonstrate the superiority of the proposed BF scheme against zero forcing (ZF) and maximal ratio transmission (MRT) schemes and the validity of the secrecy performance analysis.
中文翻译：
卫星-地面-地面综合网络的保密性能
本文研究了一个集成的卫星-地面-地面网络（ISATN）的安全传输，其中多个窃听者（Eves）试图共同侦听卫星信号。ISATN采用配备有多个天线的无人机（UAV）作为中继，并使用基于阈值的解码和转发（DF）协议。通过假设卫星-UAV链路的完美瞬时信道状态信息（CSI）和UAV-用户链路的统计CSI可用，我们首先提出一种波束成形（BF）方案，以最大程度地提高卫星的UAV链路的可达到的保密率（ASR）。被认为是网络。然后，我们在假设卫星UAV链路经历了阴影Rician衰落而UAV用户链接的假设下，采用BF策略推导了所考虑系统的保密中断概率（SOP）和遍历保密率（ESR）的分析表达式。经历相关的瑞利衰落。最后，数值结果证明了所提出的BF方案相对于零强迫（ZF）方案和最大比率传输（MRT）方案的优越性以及保密性能分析的有效性。
更新日期：2020-01-28
中文翻译：
卫星-地面-地面综合网络的保密性能
本文研究了一个集成的卫星-地面-地面网络（ISATN）的安全传输，其中多个窃听者（Eves）试图共同侦听卫星信号。ISATN采用配备有多个天线的无人机（UAV）作为中继，并使用基于阈值的解码和转发（DF）协议。通过假设卫星-UAV链路的完美瞬时信道状态信息（CSI）和UAV-用户链路的统计CSI可用，我们首先提出一种波束成形（BF）方案，以最大程度地提高卫星的UAV链路的可达到的保密率（ASR）。被认为是网络。然后，我们在假设卫星UAV链路经历了阴影Rician衰落而UAV用户链接的假设下，采用BF策略推导了所考虑系统的保密中断概率（SOP）和遍历保密率（ESR）的分析表达式。经历相关的瑞利衰落。最后，数值结果证明了所提出的BF方案相对于零强迫（ZF）方案和最大比率传输（MRT）方案的优越性以及保密性能分析的有效性。
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