无线物理层安全传输技术以安全速率的最大化为目标。它区别于传统安全技术的根本是利用了无线信道的特征差异区分合法用户与窃听者。实现信息安全传输的前提是合法信道比窃听信道具有相对的信道优势，不再是限定窃听者拥有的先验知识和计算能力。通过信道优势部分承载私密信息的传输，物理层安全传输技术可以在无线信道中为合法用户构建安全的“专属链路”。区分加扰的设计可以充分挖掘信道优势所具有的安全增益，提高专属链路安全传输的能力。区分加扰的内涵在于引入额外的随机化信道扰动，使得窃听者接收的信号遭受随机化扰动的影响大于合法用户。此外，区分加扰的实现通常需要以信道分集的形式提供信道资源的冗余性。然而，区分加扰的设计尚缺乏明确的定义和系统的方法。对于不同的系统假设，尤其是未知窃听者信道信息时区分加扰的设计，是推动物理层安全传输实际应用的关键所在。针对以上问题和需求，本文以区分加扰的设计优化为主线，通过提炼区分加扰的设计模型，深入研究了不同信道模型和网络拓扑下，基于信道分集的区分加扰物理层安全传输机制。本文的主要研究成果如下：1为明确区分加扰的定义并给出系统的设计方法，提出了线性随机化区分加扰模型，具体包括加性和乘性噪声区分加扰方法。理论分析得出当加性噪声满足高斯分布时将对窃听者产生最大的干扰。为验证并定量刻画乘性噪声保障安全传输的能力,针对MISO窃听信道提出一种随机波束赋形安全机制。窃听者受随机权值的影响可以等效为乘性噪声，并通过对数运算把其转化成加性噪声。当乘性噪声的幅度服从对数高斯分布，而相位服从均匀分布时，乘性噪声对窃听者产生最大干扰。推导了此时系统的可实现安全速率，并且对乘性噪声和信号的功率进行了优化分配以使安全速率最大化。2针对MISO衰落信道，为提高人工噪声机制的安全性能，对加性噪声区分加扰的设计进行了优化。考虑了噪声通过信源节点和辅助节点进行发送的两种安全模型，基于Jacobian准则推导了安全中断概率的解析表示。以安全中断概率最小化为目标分别进行了自适应和恒定功率分配。分析了两种安全模型下存在衰落相关对安全性能的影响。由于衰落相关不仅抑制了信号的传输能力也削弱了噪声的干扰效果，从而最终提高了系统的安全中断概率。3为保障MIMO信道的安全传输，通过乘性噪声区分加扰的设计，提出信息导向随机化物理层安全传输机制。该机制基于接收天线索引的空间调制技术，充分结合其与物理层安全分别以信道差异区分发送符号和区分用户所呈现的相似性，通过预处理权值的冗余设计构造随机权值和随机信道切换的双重随机化区分加扰。这种由信源信息引导产生的乘性噪声致使窃听者的接收信号随机快变。根据不同的系统配置，设计了三种不同的预处理权值产生方法。对安全和接收性能进行理论分析与数值仿真，证实了所提安全机制可以降低发送信号被截获的概率。4协作节点的设立可以为合法用户创造更多的信道优势。针对多载波协作中继系统，充分利用多种信道分集提供的信道冗余性，基于乘性噪声区分加扰的设计，提出了随机中继选择的安全传输机制，同时保障了两跳链路传输的安全性。该机制以子载波块为转发单位，通过冗余预处理权值的设计随机选择并激活单一节点进行DF转发。其后选中的节点通过构造块内子载波参考方法执行安全传输，且对子载波上随机权值的分布特性进行了优化。分析和仿真结果表明，中继节点的随机选择可以有效抑制窃听者对发送信号的截获。