16、无线传感与通信的物理层安全：资源分配与调度策略

无线传感与通信的物理层安全：资源分配与调度策略

在无线传感与通信领域，物理层安全（PLS）至关重要。它涉及到在物理层面保障敏感信息的安全传输，防止被窃听。本文将深入探讨无线传感与通信中物理层安全的相关概念，包括性能指标、资源分配和调度策略。

1. 物理层安全性能指标

在无线传感与通信的物理层安全中，有两个关键的性能指标：每焦耳秘密比特数和每秘密比特能量。这两个指标所产生的优化问题通常是对偶问题。为了应对安全传输系统的挑战，最佳指标应考虑所有实际情况。

由于更容易衡量能量消耗与不同负载程度之间的比例关系，每焦耳秘密比特数指标应用更为广泛。该统计量可以描述动态网络条件，考虑不同负载场景下的功率使用和机密性限制。而网络能量效率（EE）只有在非零保密速率（SR）时才能使用每秘密比特能量指标进行评估。

此外，功耗模型和安全EE指标相互交织。传输功率是网络和传统节能技术中功耗的组成部分。安全EE需要考虑全网络的功率使用，包括基本电路功率、传输功率和信令开销。

PLS可能比传统通信消耗更多的功率和能量来保护敏感信息不被窃听。通过计算信息泄露给窃听者速率的SR函数可以证实这一发现。这一特点可能会使电力和能源供应更加紧张，特别是在资源稀缺的情况下。

受“绿色通信”需求的驱动，当有限的功率和能量成为保障通信安全的主要因素时，首要目标是尽可能以高安全EE发送秘密信息，这推动了PLS安全EE的最大化。

同时，上述指标和优化问题与基于信息理论的SR/容量相关。保密性水平可以通过一些在现实通信环境中可见的指标来衡量，例如保密间隙。保密间隙通常由误比特率或误包率与信噪比（SNR）的关系表示，它代表了合法接收者和窃听者的SNR之间实