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无线通信技术是现代化科学技术的研究热点之一。由于无线媒介的开放特性和终端的移动特性,在通信系统中,信息传输的安全性成为越来越重要的问题,因而得到了越来越广泛的关注。为了实现系统的安全通信,研究者们根据OSI七层模型的特点在高层协议中提出了很多的方法。例如传统的通信安全采用高层密钥加密的方法。但是无论是对称密钥还是公钥体制实现的通信安全都需要有一定的条件限定,即要求传输误码率保障为零,另外还要求非法窃听者拥有有限的计算能力,在正常的时间和技术水平内不能计算出正确的秘钥来破解密文。香农信息理论的提出使我们在探索无线传输安全的道路上有了新的方向,该理论使通过物理层安全达到系统安全通信成为可能,这是一种“绝对安全”。在无线通信系统系统模型中,即便是信道中存在某些性质的衰落和自然界的噪声,这种“绝对安全”也是可以实现的。这种“绝对安全”实现的本质是在无线通信系统模型中制造某些衡量指标的差异,即采用一些方法来使合法接收端的信道容量优于非法的窃听端,使该指标的差值总保持较大的状态,从而使系统达到“绝对安全”的通信。 本文以典型窃听信道系统模型为基础,研究物理层安全相关技术。为了反映真实的通信情况,本文假设发送端能只获得非法窃听端信道状态信息的统计情况。基于此,本文利用MIMO发送端多天线特点,以遍历秘密速率为衡量指标,提出了利用MIMO冗余天线进行人工加扰方法,可以使系统发射原始信号和人工噪声的功率比率优化分配的基础上提高系统的保密容量。此外,考虑到发送端和接收用户间通信距离较大、衰落情况较为严重的情况,结合中继技术,进一步以遍历秘密速率为衡量指标,提出了联合中继协作的冗余天线人工加扰的方法。在上述两种场景下的人工干扰方法中,多天线发送端都采用了预编码的技术处理发送端信号,即部分天线发送原始信号的同时剩余部分天线发射人工噪声。为了消除合法接收端的人工噪声干扰和合法接收端内部的自干扰,本文所提出的方法中并对两种信号做了最优的加权处理。并且讨论了基于平均分配和注水算功率分配两种分配算法对系统性能的影响。 本文对上述两种方法进行了仿真验证,大量的仿真结果表明,在MIMO技术、中继技术与人工干扰技术的配合使用下,两种情况下人工干扰方法对系统的遍历秘密速率都有很大的提升。并且能够很好的证明通过注水算法比平均分配功率的方法获得更好的系统秘密速率。