对PHY传输信号处理技术从以下几个方面展开了研究

本书以支持更高的安全传输速率为核心目标，分析最大可达安全传输速率与通信网络中各节点参数之间的函数关系，提出能够提升可达安全传输速率的物理层安全传输方案。可以预见，本书的研究成果可以发展和完善物理层安全传输理论框架、技术方案和算法，并推动物理层安全传输关键技术在未来实际通信系统中的应用。

本书针对PHY传输信号处理技术从以下几个方面展开了研究：

1）针对安全速率关于输入协方差矩阵非凸的问题，研究并提出以安全自由度为度量指标的分析框架；

2）在安全自由度的分析框架下，提出一种启发式的安全传输方案，解决噪声信号协方差矩阵与信号协方差矩阵相互耦合的问题，为不同系统中可达安全自由度的分析奠定基础；

3）将基于人工噪声的PHY传输方案扩展到更加复杂的应用场景，即保密通信与公用通信融合的场景、双向通信场景、Active-窃听场景，洞察不同场景下PHY传输技术的内在机理，突破现有的PHY传输方法，解决现有PHY传输技术中存在的频谱利用率低、计算复杂度高及鲁棒性差等问题。图1-4给出了各研究内容之间的相互关系。

图1-4　PHY传输信号处理技术的研究内容(www.xing528.com)

具体而言，本书的结构安排如下

第一章，阐述了本书的研究背景，研究意义及研究现状，介绍了本书的组织结构和主要研究内容。

第二章，研究了基于人工噪声的物理层安全传输方法。给出了一种启发式的预编码矩阵设计方案，并证明了此方案能够获得系统最大可达安全自由度；通过设计信息信号预编码矩阵和噪声信号预编码矩阵，使得在窃听端两个信号能够完全对齐；解析给出了启发式预编码矩阵设计方案下，可以实现的最大可达安全自由度，以及其关于各节点天线数目的函数关系；通过仿真，验证了所提安全传输方案相比现有方案的有效性。

第三章，研究了基于协作干扰的物理层安全传输方法。在第二章信号对齐方案的基础上进行扩展，提出了一种干扰协调的传输方案，并证明了此方案能够获得系统最大可达安全自由度域；提供了详细的预编码设计方案，给出了预编码矩阵的闭合表达式；解析给出了最大可达安全自由度域，以及其关于各节点天线数目的函数关系；通过仿真，验证了所提安全传输方案的有效性。

第四章，研究了基于双向通信的物理层安全传输方法。在第二章信号对齐方案的基础上进行扩展，给出了能够实现最大可达和安全自由度的传输方案；分析了此时可以实现的最大和安全自由度，并给出了其关于节点天线数目的函数关系；在所给安全传输方案的基础上，构造预编码矩阵，所构造的预编码矩阵能够实现最大和安全自由度；通过仿真，证实了双向通信系统在提供安全服务的同时，能够提供更高的安全传输速率。

第五章，研究了面向Active-窃听的物理层安全传输方法。提出了抗Active-窃听的传输方案，合法用户目的节点接收信息信号的同时，发送人工噪声干扰，恶化窃听信道质量；在第二章信号对齐方案的基础上进行扩展，给出预编码矩阵的设计方案，实现最大可达安全自由度；优化目的节点收发天线数目的分配，进一步增大可达安全自由度；研究了窃听者能自适应分配其收发天线数目的情况，给出了此时最坏情况可达安全自由度；通过仿真，验证了所提安全传输方案的有效性。

第六章，总结了本书的研究工作，并对进一步的工作进行了展望。