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由于无线通信天然的广播特性，相比于有线通信，无线移动通信的安全更加难以保证。传统的安全通信系统采用高层密钥加密的方式对数据进行加密处理。而物理层信息安全提供了一种不需要共享密钥即可实现安全通信的解决方案。
不同于传统的安全通信系统，物理层信息安全的概念，充分地利用无线信道的多径、噪声、时变等特征，采用合适的编码、调制和空时信号处理等技术将信息隐藏于噪声之中，使得合法的通信方可以从噪声中解码成功，但是窃听者将无法分辨噪声与信息，截获概率将被极大降低。Wyner提出了著名的窃听信道模型，证明了在二进制对称信道模型下，如果主信道的信道状况优于窃听信道，那么就可以不采用密钥加密的方式实现安全通信。
本论文的研究是在窃听信道模型的基础上，研究如何采用合适的信号处理技术增大保密容量。考虑到在协同中继系统中，多个中继节点之间共享信息，形成虚拟天线阵列协助源节点向目的节点发送信息，在构成的等效MIMO系统可以使用传统的空时处理技术达到较高的频谱效率和系统容量，本论文的研究在协同中继系统中展开。首先研究了在存在多中继节点的协同中继系统中，多个中继节点的协作传输方案及瑞利衰落信道下的性能仿真，然后将算法思想扩展到物理层保密容量增强的研究之中。
本论文首先研究了中继节点选择算法。提出了应用于多天线中继系统中的部分中继选择算法，分析了可以获得的中断概率和误符号概率，证明了多天线可以带来分集度的增益。接着在存在窃听节点的协同中继系统中，利用机会中继算法和善意干扰的思想，在存在多个中继节点的协同中继系统中，选择中继节点转发信号，选择干扰节点发送善意干扰，相比于随机选择可以有效的提高保密容量。
然后本论文研究了中继节点分布式预编码的设计。在存在多个源节点.目的节点传输对的协同中继系统中，提出了中继节点信道状态信息共享的算法。每个中继节点只需向另外一个中继节点发送和传输对数量相等的系数，不必向其他所有中继节点广播发送，有效的实现了复杂度和性能的折中。接着在存在窃听节点的协同中继系统中，利用上述算法的思想，提出了中继节点的信道状态信息共享方案，在极大的降低了系统开销的计算复杂度的同时，提高了保密容量。