UAV-Based Relaying Network: Performance Evaluation and Security Enhancement

UAV-Based Relaying Network: Performance Evaluation and Security Enhancement. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
SidqqyAlnagar_thesis.pdf
Restricted to Repository staff only until 24 May 2022.

Download (14MB)

Arabic Abstract

من المتوقع أن يكون إستخذام المركبات الجوية ذاتية القيادة في الاتصالات اللاسلكية كمحطة قاعدة جوية أو مرحل مهيمنًا في السنوات القادمة من أجل تعزيز أداء الشبكة اللاسلكية من حيث التغطية والسعة نظرًا لقدرتها على تغيير الارتفاع ، سهولة التحرك ثلاثي الابعاد ، انخفاض التكلفة ، وسهولة الإنتشار في الشبكات اللاسلكية. في الفصل 2 ، ندرس أداء شبكة لاسلكية تستخدم فيها مركبة جوية ذاتية القيادة كمرحل لفك التشفير وإعادة الارسال يصل بين محطة قاعدة أرضية مع عدة مستخدمين في منطقة يكون فيها المسار الأرضي المباشر بين محطة القاعدة الأرضية و المستخدمين غير متاح. إقترحنا طريقة لتحسين أداء عن طريق تحديد الموقع الأمثل للمركبة الجوية ذاتية التحليق و الذي يساعد على تقليل احتمالية خروج الشبكة عن الخدمة. في الفصل 3، قمنا بدراسة شبكة تتكون من عدة مركبات جوية ذاتية التحليق كل منها يحمل مرحل فك الشفرة و إعادة الإرسال و مستخدمين متعددين في ظل تواجد متنصت سلبي. إقترحنا طريقة مبنية على تقنيات الذكاء الإصطناعي لتقليل إحتمالية اختراق الشبكة عن طريق التوزيع الأمثل للطاقة بين المرحلات و المستخدمين. .أظهرت نتائج الرسالة تحسن ملحوظ على أداء الشبكات االتي تم دراستها عند استخدام الطرق و التقنيات المقترحة في هذه الدراسة

English Abstract

The deployment of unmanned aerial vehicle (UAV) in wireless communication as a flying base station or relay is expected to be dominant in the following years to enhance wireless network performance in terms of coverage and capacity owing to their ability to change altitude, easy 3-dimensional movement, low cost, and easy deployment in wireless networks. We study in this thesis the performance of a wireless network in which a UAV is employed as a decode-and-forward relay linking a ground base station with multiple users in area where direct terrestrial path between the ground base station and the users is assumed to be blocked. Aiming at minimizing the considered system outage probability, we propose a new optimization scheme for the UAV 3 dimensional location. Due to their open nature, UAV-aided wireless relay networks are at risk of eavesdropping activities. Therefore, we study the security of a UAV-aided selective relaying wireless network in which multiple UAVs are employed as decode-and-forward relays linking a ground base station with multiple legitimate users on ground in the presence of a passive eavesdropper. We formulate a power allocation problem to enhance the system security. Due to the heavy computation burden raised by increasing the number of UAVs and users, existing optimization methods are hard to solve the power allocation problem. Therefore, we propose a power allocation algorithm based on Q-learning techniques to solve the considered power allocation problem. The numerical results show improvement of the considered system performance by using the proposed algorithms and techniques.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Electrical
Department: College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor: Zummo, Salam
Committee Members: Zerguine, Azzedine and Mesbah, Wessam and Al-Dharrab, Suhail
Depositing User: SIDQY MOHAMMED ALI ALNAGAR (g201708230)
Date Deposited: 27 May 2021 11:33
Last Modified: 27 May 2021 11:33
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141885