该项目研究无线物理层安全通信，属于无线通信和安全学科的交叉前沿。没有网络安全就没有国家安全。随着5G时代的到来，无线网络和通信将成为信息社会的基础设施保障无线通信安全即是国际学术前沿，又是国家重大战略需求。 由于无线通信物理层信道的开放性和电磁信号传播的广播特性，暴露在传播环境中的无线信号很容易被第三方截获和窃听，成为无线通信安全最主要的短板和瓶颈。传统信息加密手段不能弥补信道的开放性导致的安全短板。德国总理默克尔的手机通信被美国中央情报局长期窃听，暴露了这一安全漏洞的严重性。无线物理层安全通信理论是直接针对无线传输媒质开放性而提出的有效应对手段。充分利用无线信道天然的“唯一性、多样性、时变性、互易性”，通过安全调制信号的设计和优化实现安全和通信的深度融合，使目标接收机可靠地解调而潜在的窃听者无法正确解码信号，从而保障无线通信信号传播中的信息安全。

2010年美国麻省理工的研究者首次刻画了多天线无线通信具备大幅增强物理层通信安全性的潜力。然而，如何设计多天线安全信号和优化分配无线资源以真正发挥其潜力，是其面临的核心问题。该项目立项于2010年，这一研究在国际上刚刚起步，面临一系列挑战：多天线安全通信理论不完善，缺乏实际的安全信号设计和资源优化分配方法；在多小区多用户网络中，多天线安全通信性能评估理论体系也没有建立起来，有效的用户安全接入控制和安全通信方法更是研究空白；在实际应用中，资源受限的终端安全通信速率大幅下降，如何提高其物理层安全通信速率是一大难点。 该项目历时7年，项目组先后主持了2项国家自然科学基金、1项国家“863”5G重大项目课题(参与)、以及教育部博士点基金优先领域项目等4项省部级基金，针对上述挑战，围绕物理层安全信号设计与优化、网络安全通信建模与方法、以及协作安全通信机制和协议三方面，开展系统性的研究工作.

 成果一：针对多天线安全通信基本理论不完善，缺乏切实可行的安全调制信号设计和资源优化分配方法的问题，发展完善了基于信息论安全准则的多天线物理层安全通信理论，提出了多天线安全调制信号设计和无线资源分配联合优化方法；建立了“人工快衰落”安全信号理论，比传统的安全信号理论达到的安全速率提高150％；全面地揭示了信道信息估计和安全传输性能之间的折中关系，并基于此提出了最优资源分配策略；进一步拓展了物理层安全通信与5G关键技术的融合应用。从而解决了以安全通信为目标的多天线信号设计和无线资源分配问题。 成果二：针对网络泛在化、网络结构异构化和随机化带来的多小区用户干扰，多用户网络安全通信模型和性能分析框架尚未建立，缺乏有效的安全通信方法的问题.建模了多小区网络中窃听者位置的随机性和信道的未知性；建立了基于随机几何理论的多用户安全通信性能评估体系和分析框架；为多小区网络提出了安全接入控制策略，并设计了码率、功率和谱效率联合自适应安全通信方案和无线资源分配方法；实现了多用户网络在自干扰下安全信息吞吐量的最大化，安全吞吐量可提高125％。

入选“中西部基础能力建设工程”高校、国家“特色重点学科项目”建设高校、教育部“卓越工程师教育培养计划高校”、教育部“国家大学生创新性实验计划”实施高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家级新工科研究与实践项目、黑龙江省国内“双一流”建设高校、黑龙江省首批高等学校课程思政建设示范高校，为CDIO工程教育联盟成员。

针对终端用户资源严格受限，物理层安全通信速率大幅下降的挑战，建立了“联合中继-阻塞”分布式协作安全通信机制，基于此机制系统地提出了联合协作波束形成和协作阻塞安全通信方法；灵活配置多个协作节点的安全中继功能和阻塞窃听功能，并优化了无线资源分配，实现了多组协作节点共同抑制信号泄漏提高通信安全性；弥补了传统的协作中继或者协作阻塞安全协议的漏洞，安全通信速率可提升300％，解决了资源受限终端如何进行高效物理层安全通信这一难题。 上述成果形成了“理论-方法-协议”三个维度紧密结合的成果体系，系统地解决了如何通过多天线安全信号设计和无线资源分配来实现无线物理层安全通信的核心科学问题，为保障无线信号在传播过程中的信息安全提供了理论基础和方法支撑，推动了无线物理层安全通信技术的应用和标准化。

本项目可以采用技术转让、技术合作等多种形式进行对接，欢迎有需求的企业单位联系洽谈。