信息化战场要求战场通信网络部署灵活,覆盖范围广,抗摧毁能力强。近年来,随着无人机技术的发展,无人机成本低,机动性强,补充生产快,其作为战场通信节点的优势和潜力将会越来越突出。可以预期,为应对日益增长的无线通信需求,在军事领域无人机将发挥巨大作用。在无人机通信中,无人机与地面用户间的信道属于视距信道,这种信道散射反射分量较弱,信道间的相关性较强,因此,传统MIMO技术中的空间复用优势将减弱,通信效率将会降低。另外,随着相关理论的成熟以及电子器件的长足发展,通信效率得到大幅提升的同时,其所面临的安全问题也日益凸显。地面-UAV和UAV-地面双向通信都面临非法窃听的威胁。在这些场景中,窃听者可位于空中也可位于地面,并且由于LOS信道的存在,通信更容易遭受窃听者攻击。如何保证安全通信同时维持较高的通信效率成为了人们日益关注的问题。针对上述问题,本文展开了相关研究,主要工作总结如下:1.介绍了空间调制系统模型,分析了在瑞利信道下的BER性能以及信道速率性能,之后介绍了射线追踪模型和S-V信道模型,最后仿真了两信道模型下信道容量随SNR的变化曲线。2.选择广义空间调制作为视距信道中的传输体制,提出天线组合技术和模拟预编码技术对空间调制的传输进行优化。广义空间调制以较少的RF链达到了更高的频谱效率,但是在一定的视距信道下,广义空间调制的空间复用效果消失,信道只能支持单路数据流的传输,频谱效率大大降低。为了适应视距信道特点,我们利用天线组合技术对信道欧氏距离较小的成分进行合并,构成虚拟信道。接着,我们在天线组合的基础上,进一步结合模拟预编码技术,GSM系统的截止速率进一步提升。完成的工作有:介绍了广义空间调制的基本模型,然后介绍了截止速率的概念,再提出天线组合算法和模拟预编码优化算法,最后用仿真实验说明了方案的有效性。3.提出了S-V信道模型中兼顾高效和安全的天线组合辅助的随机广义空间调制方案。在S-V信道模型中,天线组合辅助的随机广义空间调制在利用天线组合技术提升合法信道信道速率的基础上,利用主信道较少的随机成分变换合法通信比特到符号的映射关系,窃听者无法知晓或者只能部分知晓该映射关系,所以无法根据接收到的信号解出合法信息。完成的工作有:介绍了天线组合基础上的系统模型,接着介绍了随机广义空间调制的发射机和接收机变换映射的原理,然后针对误码率以及安全速率进行了分析和理论推导,最后仿真了不同状况下的误码率以及安全速率,证明了该方案的可靠性和有效性。4.结合椭圆曲线加密技术,对纯视距信道中的广义空间调制的安全性进一步加强。在前述天线组合辅助广义空间调制基础上,运用完全连接的模拟预编码器对原信号进行旋转加密,其中旋转相移量完全取自于椭圆曲线域而非信道,因此避免了视距信道随机性不足的缺点。合法通信双方根据公开的椭圆曲线生成各自的私钥和公钥,通过互相交换公钥来生成相同的加密矩阵,窃听者要想通过公钥和基点信息解得私钥几乎不可能,也就不能破解加密矩阵,所以合法通信的安全得到了保证。完成的工作有:介绍了非对称加密广义空间调制的系统模型和发射机结构,接着介绍椭圆曲线加密技术的基本原理,然后介绍加密矩阵生成算法,最后对安全性进行了分析和数值仿真,证明了此方案的有效。