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物理层安全技术能够有效的提高信息传输的安全性,与传统加密技术共同形成无线传输的双重保障。方向调制(Directional modulation,DM)技术作为一种新兴的物理层安全技术,利用主信道与窃听信道之间的差异实现更加安全的信息传输。本文的主要研究工作与创新点如下:(一)针对方向调制广播系统,提出一种基于最大信泄噪比(Signal-to-leakageratio,SLNR)与信干比(Signal-to-artificial-noise ratio,SANR)的方向调制高性能稳健合成算法,其中Max-SLNR准则用于设计隐私信号波束成形向量,以最大化隐私信号的功率到达期望接收机;Max-SANR准则用户设计人为噪声投影矩阵,以最小化人为噪声对期望接收机的影响。仿真结果表明:所提稳健的Max-SLNR和Max-SANR算法的安全速率和误码率性能均优于现有的正交投影法,可明显提高系统的安全性能。譬如,在信噪比为30dB时,同现有的正交投影法相比,所提稳健的方案在期望方向安全速率性能提高30%、误码率性能提升一个数量级。(二)针对传统方向调制系统中发射波束仅具有角度依赖性的缺点而导致的安全隐患问题,为了解决该问题,提出了精准安全传输的新思路。通过随机子载波选择、方向调制和相位对齐三项关键技术,使发射波束形成方向角-距离二维依赖性。该方案通过离散傅里叶变换实现快速相干合并,从而显著降低接收机实现复杂度。推导了采用正交空间投影方法的信干噪比(Signal-to-interference-and noise ratio,SINR)和安全速率理论公式,同时给出窃听区域的SINR上界。仿真结果表明:与传统的方向调制系统相比,所提的安全精准无线系统实现在期望接收机附近小区域内达到SINR峰值,同时也验证了在发射天线趋于中大规模或中低信噪比区域,推导的平均安全速率的理论公式与实际蒙特卡罗仿真结果保持一致。