近年来,物理层安全机制的研究成为人们关注的焦点。物理层认证技术作为物理层安全机制的一种重要实现方式,有着很强的理论与现实意义。本文研究物理层认证技术中的水印技术,将认证信息以水印的形式嵌入在传输信号中。4G移动通信具有高速、抗干扰和兼容性等多个优势,在世界范围内都有着广泛的应用,而5G在物理层的处理流程与4G非常相似。因此,研究基于分时长期演进（Time Division-Long Term Evolution,TD-LTE）的物理层水印有着重要的意义,它不仅适用于现在世界范围内广泛使用的通信机制,对未来的机制也有重要的参考价值。本文选择将生活中经常使用的拨打电话作为应用场景,设计一个适用于TD-LTE系统的水印方案。首先利用通用软件无线电外设（Universal Software Radio Peripheral,USRP）对用户拨打电话时的实际数据进行接收,再参照TD-LTE物理层协议,对实际信号进行解析。根据解析结果,TD-LTE信号可分为用户数据信号和解调参考信号,前者用于传输用户数据,后者用于信道估计。为了减小水印对用户信号造成干扰,本文将水印嵌入在解调参考信号的相位中。为了减小水印对解调参考信号的信道估计造成影响,本文采用相位对称嵌入的水印方案。为了减小水印传输的误码率,本文将信道编码加入水印的生成方案中。为了防止第三方破译水印,常用水印方案将用户比特与合法通信双方之间的共享密钥进行哈希运算来生成水印,使得不同的数据帧中可以嵌入不同的水印信号。为了减小由用户信号解调错误引起的认证错误,本文提出了伪用户比特的概念,利用伪用户比特代替用户比特作为水印生成的参数。本文在高斯信道和瑞利衰落信道下对提出的水印方案进行了仿真,并与常用水印方案进行对比,通过用户信号误码率、水印信号误码率、用户信号传输成功率、水印信号传输成功率与水印认证成功率等关键指标对系统性能进行衡量。特别地,考虑到实际通信过程中,手机的载波频率不可能是完全准确的,本文还仿真了有频偏存在时的水印系统性能。仿真的结果与预期的结果相符合,证明了与常用的水印方案相比,本文提出的水印方案在抗噪声和抗频偏性能上都有着良好的效果,同时降低了对用户数据的影响。最后,本文利用USRP对真实环境下的水印系统性能进行验证,结果证明,本文提出的水印方案具有良好的可行性。