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随着近几年移动通信的迅速发展,人们对各种应用场景下的无线通信技术需求激增。而由于无线信道的广播特性,大量的隐私信息在通信过程中极易受到窃听与攻击。这也是近些年来无线通信所面临的巨大挑战。基于加密技术的传统通信方式由于其秘钥的交换需要额外的安全信道,在通信过程中可能同样被窃取,所以不太适用于隐私性要求极高的无线互联网。方向调制（Directional modulation,DM）作为一种物理层安全（Physical layer security,PLS）技术,由于其不需要安全秘钥即可实现安全传输的特性受到了广泛的关注。本论文围绕基于方向调制的安全精准无线通信（Secure precise wireless transmission,SPWT）技术,首先着重研究了SPWT系统的子载波选择方法、混合模拟数字结构的SPWT系统以及考虑误差的SPWT波束成形算法。然后,研究了不同场景下SPWT的实现方法,如三维场景下的智能反射镜（Intelligent reflecting surface,IRS）辅助的SPWT系统和以无人机为发射机的最佳发射位置选择等。主要研究工作与创新点如下。（1）传统SPWT方案只能保证其平均安全性能,而在实际应用中,无法保证单个符号的安全性能。为了使每个发送的隐私符号都能实现SPWT,我们提出了两种子载波选择方法,即二次子载波序列随机化方法和素数子载波序列随机化方法。具体而言,首先研究了子载波对于SPWT系统安全性能的影响,并定义一个随机化尺度,分析得出子载波的随机化尺度越大,系统的安全性能越好。其次,基于此结论,对所有产生的子载波进行分组取模,将得到的剩余子载波序列进行补零块交织处理,最后多次重复以后得到一个安全的随机子载波序列。仿真结果表明,所提出的两种方案在实际应用中能够显著降低旁瓣高度,提高安全性能。（2）为了降低传统全数字SPWT系统的复杂度,提出了一种混合数字模拟（Hybrid analog and digital,HAD）结构的SPWT方案。在混合数字模拟模型下,首先提出了一种最大化信号泄露噪声比（Signal-to-leakage-and-noise ratio,SLNR）的方法得出数字波束成形向量与模拟波束成形向量,其次基于最大化人工噪声（Artificial noise,AN）泄露噪声比（AN-to-leakage-and-noise ratio,ANLNR）方法得到最优人工噪声向量,最后分析了该方案的复杂度并将其与传统全数字波束成形（Full digital beamforming,FDB）方法进行比较。仿真结果显示,所提方案在实现SPWT的前提下,其安全性能十分逼近传统的FDB方案,但复杂度得到了显著降低。（3）针对SPWT中存在期望方向角与距离的测量存在误差的问题,我们提出了一种将隐私信息发射至期望接收机误差区域内的稳健SPWT算法。同时,针对期望测量误差为确定的概率函数,而单次测量误差具有不确定性的问题,提出了一种区域稳健的SPWT算法,即将测量的期望用户与窃听用户的误差范围区域分别设为安全区域与窃听区域,使得安全区域内的隐私信息能量最大,而窃听区域内的隐私信息能量最小,最终达到精准安全的传输目的。我们首先提出一种基于最大化安全区域SLNR的方法,得出最优波束成形向量,使得隐私信息能量集中在安全区域内。然后提出一种最大化窃听区域ANLNR的方法,使得人工噪声集中投影至窃听区域以干扰窃听。最后,我们提出了一种基于主瓣点能量最大化的低复杂度算法。仿真结果显示,所提出的两种区域稳健SPWT算法在考虑测量误差的场景下,可以实现精准安全传输,且其安全速率显著高于未考虑测量误差的非稳健SPWT算法的安全速率。（4）针对SPWT的不同应用场景,提出了一种同时考虑方位角与俯仰角的三维（3-dimension,3D）SPWT算法。同时,引入多智能反射镜（Intelligent-reflecting-surface,IRS）,利用反射路径实现SPWT,解决期望用户直射路径可能被障碍物阻挡等问题。首先考虑了窃听用户位置未知的单用户场景,采用最大化期望用户信干噪比（Signal-to-interference-and-noise ratio,SINR）的方法,得到最优发射机波束成形向量、人工噪声矩阵以及最优IRS反射相位。然后考虑多用户场景,将非期望用户看做窃听用户,采用最大化安全速率（Secrecy rate,SR）的方案,利用凸优化方法,得到了最优解。最后给出一种最大化SLNR与ANLNR的低复杂度算法。仿真结果显示,多IRS协助的SPWT算法,在单用户场景下能够实现在期望用户位置形成隐私信息SINR单峰,而在期望用户以外的位置其SINR很小且远低于期望用户SINR。在多用户场景下,多IRS协助的两种算法安全速率都明显优于传统无IRS协助的方法。（5）考虑到在无人机（Unmanned aerial vehicle,UAV）三维应用场景下,发射机（即UAV）通常是可运动状态的,其位置可以改变。相较于传统的SPWT模型中,发射机、期望接收机与窃听接收机都处于静止状态,发射机的位置会影响最终的安全性能。因此,我们提出了一种基于无人机SPWT系统下的最优发射机位置的选择方案。首先,我们根据最大化期望接收机信干噪比的方法,确定发射机波束成形向量与人工噪声向量。然后推导出窃听接收机的接收SINR表达式,得出令窃听接收机SINR的值为零的导向向量解。最终通过方位角与俯仰角两个维度得出两种不同的最小接收机功率解集。仿真结果表明:通过该方案设计发射机位置的SPWT系统,其安全速率相较于传统未设计发射机位置的方法有了显著的提高。