①课题来源与背景： 网络监控与窃密等活动不但会威胁到用户信息安全，还会对国家的关键公共信息基础设施造成破坏，这严重损害了个人与国家的经济安全和利益。中国政府一直高度重视网络空间安全的研究与建设，2016年12月底发布了《国家网络空间安全战略》，将网络空间安全的研究与发展提升到国家战略的新高度。无线传输是网络信息交互的重要组成部分，由于无线信道的开放特性，网络的窃听节点可以监听到目标节点的信息传输，这给系统的信息安全带来了严重隐患。因此，对无线通信系统的物理层安全通信进行研究，保障底层信息的保密传输，极为重要。

    ②研究目的与意义： 课题从物理层出发，揭示泛高斯干扰影响系统物理层安全传输的内在机理，由此出发建立能有效抑制干扰并保障保密信息安全传输的物理层新机制、新方法。课题的研究成果为干扰环境下无线通信系统提供理论支撑，并为下一代无线网络的安全通信提供借鉴。

    ③主要论点与论据： 1）借助柯西-高斯混合分布模型，建立泛高斯干扰统计分布的解析表达 2）从干扰统计分布的近似表达出发，导出泛高斯干扰下通信系统的安全容量，揭示泛高斯干扰影响通信安全容量的作用机理，为随机网络物理层的安全通信奠定基础。 3）在网络的源和目标节点处设计空时收发机，调整空时收发系数，最大化系统的安全容量，实现泛高斯干扰下无线随机网络物理层的安全通信。 4）以泛高斯干扰下系统的安全容量为基准，优化管理系统的空时及功率等资源，在提升安全性能的同时实现绿色通信。

    ④创见与创新： 1）协作网络的安全通信：目前国际上对基于解码转发(DF)协作网络的安全特性已有较多的研究，然而对于基于放大转发(AF)协作网络安全特性的研究尚处于起步阶段。原因在于AF网络下目标用户与窃听节点之间的信噪比之比的表达式过于复杂，难以进行后续的分析处理。这方面最新的研究进展刊登在2014年度IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC)的第十期上，题目为“Optimal relay selection for physical-layer security in cooperative wireless networks”。然而该文仅仅考虑了AF网络的窃听概率，即窃听节点能否监测到目标信号，无法应用于一般情况下的系统安全通信速率。为此，课题组通过灵活地变换目标用户与窃听节点之间的信噪比之比，简化表达式，使得研究系统的安全中断概率成为了可能。此外，申请人为窃听节点下多用户多中继AF网络设计了三种用户中继调度方案，以有效地对抗系统窃听节点的监听，大幅提升了协作网络的安全通信性能。 2）干扰分析：由于频谱资源过度重复利用等原因，无线网络中干扰难以避免。在无线随机网络中，干扰节点常以泊松点过程的统计规律到达服务区，多干扰叠加后的信号偏离高斯分布，呈现出重拖尾的特征，常出现在Ad Hoc、传感网、mesh网、认知网等随机网络中。然而这种复杂干扰统计分布的解析表达在一般情况下并不存在，干扰影响通信传输的作用机理尚不清晰，这给干扰环境下无线通信系统的优化设计造成了困难。为此，有必要研究复杂干扰的统计特性，为无线网络建立相适应的通信理论与技术。课题组在这方面的主要工作有：a)分析研究了同向alpha稳态杂波的幅度，并给出了解析形式的概率密度分布的近似表达。b）设计了四种方案估计近似表达的参数，结合实际的海杂波数据分析比较了近似的精度。 3）多中继通信系统的物理层安全传输：目前国际上对于多中继物理层安全通信系统多采用机会式中继的传输方式，力图获得最优的安全性能。然而机会式中继传输有两大缺陷：i）在每个传输阶段均需要获得所有支路的瞬时信道信息，给系统带来沉重的负担；ii）支路之间切换频繁，不利于系统的稳定传输。为此，课题组研究双认知中继通信系统的物理层安全通信，提出了Secure Switch-and-Stay Combining (SSSC)协议。在SSSC协议中，只有一个认知中继节点会被激活来辅助通信，该认知中继节点会一直辅助通信；只有当该中继节点不能支撑安全通信时，才会发生分支切换另外一个中继节点被激活辅助通信。SSSC协议中，安全性检查通过窃听链路的瞬时或者统计信息来完成。针对这两者情况，课题组研究了SSSC协议的解析安全中断概率并给出渐进表达式。从表达式结果可以看出，SSSC协议可大幅降低系统的复杂度，同时保证了物理层安全通信性能。 4）多中继协作网络的切换驻留合并技术：对于双中继通信系统，分析研究switch-and-stay combining (SSC)协议的传输性能。考虑模拟网络编码（analog network coding、ANC）、时分广播（time-division broadcast、TDBC）两种传输协议，研究瑞利衰落信道下系统传输性能。特别地，课题组推到了中断概率及平均误码率两种性能参数的闭合下限，并给出高信噪比下的渐进分析。从渐进分析可以看出，SSC协议可以在大幅降低系统实现复杂度的同时，获得系统的完全分集增益。

    ⑤社会经济效益，存在的问题 课题的研究能有效地保障无线通信网络、物联网底层数据的保密传输，有效地促进相关信息产业的发展，具有潜在的经济效益。课题相关的研究进展顺利，暂无问题。

    ⑥历年获奖情况 课题的研究成果获得了2018年度国际无线通信与信号处理大会最佳论文奖，课题负责人获得了广东省自然科学杰出青年基金的资助。