【音视频编解码与物理层安全的预编码技术研究】
随着移动通信技术的迅速发展和广泛应用，音视频传输已成为日常生活中不可或缺的一部分。然而，这种技术的普及也带来了网络安全问题的日益严重。无线通信环境的开放性、终端的移动性以及网络拓扑结构的多样性增加了无线通信系统的安全风险。现有的安全机制主要建立在网络层，依赖密钥加密来保护数据，但在低复杂度和低成本的网络结构如Ad-hoc网络中，这种方法的有效性受到了挑战。
物理层安全技术作为一种新的解决方案，其基础是Shannon的安全模型，它不依赖密钥共享，而是利用无线信道的特性，通过编码、调制和传输等手段来实现安全通信。随着无线传输技术的进步，物理层安全的研究空间不断拓宽。预编码技术，特别是多天线系统中的预编码和分布式协作中继预编码，已经成为提升无线通信系统安全性的关键研究领域。
本论文深入探讨了面向物理层安全的预编码技术，主要分为两类：集中式传输方式下的预编码技术和分布式中继协作传输方式下的预编码技术。在分布式中继协作传输中，又进一步细分为协作转发和协作干扰两种方式。
在集中式传输方式下，论文提出了一种结合发端预编码和人工干扰噪声赋形的策略，适用于多发单收的窃听信道场景。分析了安全容量、安全容量损失以及功率分配策略与延迟之间的关系。对于单发多收场景，基于全双工通信机制，论文提出了选择接收天线和干扰赋形的联合传输策略，计算了安全性能指标，包括安全容量大于零的概率、安全中断概率、安全容量和误码率，并研究了不同功率分配策略。
在分布式中继协作传输中，论文研究了单向中继窃听信道，针对放大转发和译码转发协议，提出了不同的中继选择和干扰管理策略。例如，针对放大转发协议，提出了基于全局和局部信道信息的中继选择策略；对于译码转发协议，设计了选择转发中继和协作干扰赋形的联合策略，以及中继协作波束赋形策略，通过数学模型优化了中继选择、干扰赋形向量和功率分配。
此外，论文还关注了双向中继窃听信道，提出了多中继分布式协作转发策略，构建了考虑窃听节点速率限制的数学模型，并针对不同赋形策略提出了优化算法，以实现最佳的速率和安全性。
该研究全面分析了预编码技术在提高音视频通信安全性方面的潜力，为无线通信系统的物理层安全提供了新的理论依据和技术手段，对于保障未来通信网络的信息安全具有重要的理论和实践价值。
