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作为增强无线通信安全的一种新思路,物理层安全技术旨在利用丰富的物理层资源来增强通信系统的安全性,具有广阔的研究和应用前景。随着宽带、超宽带通信技术的迅猛发展,频率选择性信道下的物理层安全技术研究逐渐引起人们的关注。时间反转(Time Reversal,TR)技术不仅可以缓解多径传播的不良影响,还能够自动收集各路径的信号能量并在预定的合作接收机处相干叠加,从而实现信号在时域和空域上的二维聚焦,因而是频率选择性信道下实现物理层安全的一种有效技术手段。本文针对频率选择性信道下基于时间反转的物理层安全技术展开研究,主要工作如下:1、首先详细介绍了基于时间反转的无线通信系统的时域与频域模型,其次研究了时间反转的时间压缩、空间聚焦、信道固化以及多径分集这四大性能特点,为后续章节的研究工作奠定基础。2、研究了单载波通信系统中基于时间反转的物理层安全设计问题。在未知窃听者信道状态信息的情况下,在频率选择性信道下将人工噪声引入到传统的时间反转预滤波器方案中,提出一种人工噪声和时间反转相结合的安全设计方案,仿真结果表明所提方案的安全性能优于传统的时间反转预滤波器方案。而在已知窃听者信道状态信息的情况下,设计了一种可达到保密容量的时间反转预滤波器方案,仿真结果表明所提方案的安全性能优于屏蔽Eve的时间反转预滤波器方案。利用上述不同安全等级的时间反转预滤波器,建立了具有不等保护能力的无线广播通信系统,能够为不同用户提供不同等级的安全保护策略。3、研究了多载波通信系统中基于时间反转的物理层安全设计问题。首先介绍了TR OFDM系统的时域与频域模型,然后通过与最大比传输预编码方案相比,分析了时间反转预编码方案在多输入单输出(Multiple-input Single-output,MISO)OFDM系统中的安全性能,最后在MISO OFDM系统中提出了一种时间反转与人工噪声相结合的安全设计方案。仿真结果表明,时间反转技术能够有效增强多载波通信系统的安全性能。