15、物理层调度与资源分配：保障无线通信安全与效率

物理层调度与资源分配：保障无线通信安全与效率

1. 引言

在当今的无线通信领域，物理层安全（PLS）成为了保障信息安全的重要手段。利用现有的调度和资源分配（RA）算法来实现 PLS，能够有效提高通信系统的保密性。调度和 RA 不仅可以提升频谱效率（SE）和能源效率（EE），还能增强公平性。通过基于 PLS 概念精心分配可用资源，可以高效地实现信息安全。

在多天线系统的 RA 过程中引入 PLS 会带来一些复杂的优化挑战，但同时也提供了更多的自由度来实现保密性和传统速率优势。不过，该领域的 RA 问题在理论上难以高效解决，因为保密速率（SR）公式比传统传输速率函数更为复杂，具有整数和组合结构。

在使用子信道的无线系统中，典型的 RA 问题不仅要考虑用户子信道组的绑定，还要设计子信道内的波束成形矩阵、调整每个子信道和用户的分配功率以及保证服务质量（QoS）等。通常假设每个子信道只允许一个用户传输，这样可以简化 RA 问题。

此外，在同时通过多个子信道传输的系统中，可以利用相邻子信道之间的相关性来降低 RA 过程的计算复杂度和信号开销。一种策略是将多个相邻子信道分组为一个实体，并以块为基础进行 RA。然而，现有的大多数工作在实现基于块的 RA 时，使用每个块的单一代表性值，如块内子信道质量的中值或平均值，这会忽略系统的频率选择性，失去内置频率分集增益的优势。

2. 调度与资源分配

在 5G 之前，无线电资源的传统定义包括时间、频率和发射功率等因素。而在 5G 网络中，资源概念还包含了其他多个因素。RA 的管理机制在无线通信中非常重要，它可能包括调度、发射机分配和广播速率管理等各种网络特性。

无线电资源调度架构的调度