香农于1949时曾提出绝对安全，并于此同时对信息论的模型和特性展开探究。在1949年，香农还对信道安全容量提出具体定义：在信息安全的条件下，信道可以达到的信息最大传输速率，而且以该文献中得到的最后成果进行了相关推导：即是一般理论对于高斯信道的容量[1]。78439

因为不能保证实现绝对安全的信息传输，所以学者们转而讨论如何减少在窃听信道中被窃取的传输数据量。Wyner 在文献[2]中依据信息论的基本原理，第一次提出了窃听信道模型这一概念，他并对此进行了说明：如果窃听信道的特性比主信道的差，那么将可以进行安全通信。对此，Wyner基于信息论深入探究了这种信道的具体安全性，并且还对安全容量（最大安全速率）进一步推广,即让接收方能够不受影响地接收信号但让窃听方接收不到信息的最大信息传输速率。Wyner以主信道的信道容量与窃听信道的信道容量的差值来表示信息传输的安全容量。在接下来的研究中，学者们以Wyner提出的信道模型为基础，并进一步提高。Leung 对高斯窃听信道的传输安全进行研究，提出实现安全传输的条件，即当窃听信道和主信道均是高斯信道时，必须要前者的信道性能差于后者方可实现安全传输[3]。Csiszar 和 Korner在文献[4]中将这一结论进一步表示为高斯广播信道，信息的传输方给接收方和窃听方均传输相同的信息，但仅给接收方传输单独的秘密信息，获得这个时刻的安全容量。1979年Cover在文献[5]中分析了中继信道能否有助于数据传输，提高安全速率。文献[6]中假定中继节点不光会传输来自源节点的信息，还会截获传输中的信息，并构建了基于不可信中继节点的相关模型。依靠以上这些研究，使得如何提高系统的安全传输速率有了许多研究进展。这几年，基于多天线系统的高斯窃听信道受到广泛关注，因为其具有有效利用空间传输资源、数个子信道同时传输的优势。能够显著增加信道容量，进而能够优化无线通信系统的信息传输。论文网

论文将以提高安全容量为研究目的，通过人工干扰和波束成形这两个设计方法相协作来进行。因为论文方案设计的基础与波束成形、人工干扰这两个方面有关，所以将简单地对这两项技术进行介绍与分析。

1  基于波束成形的安全容量分析

传统波束成形技术多是运用雷达和航天领域，它利用空间信道特征的强相关性和波的干涉原理，在预期信号方向上产生强方向性的辐射波束，通过相关地调整，让有用信号对准主瓣，且只有小增益的旁瓣在其他干扰方向上，做到放大期望信号的同时抑制干扰信号，达到最佳发射。

与上面介绍的不同，在多天线系统中，这项技术将天线与数字信号处理相结合。各天线发送的信息都不同，各天线可近似看成是经过各自单独但衰落相同的信道。

关于波束成形在信息安全传输领域的应用主要基于两个目的：一种是保证窃听方无法窃听的基础上,最大化源节点的传输速率;另一种是在保证无线通信系统的传输速率的前提下去减少被窃取的信息量,即最小化窃取节点的信噪比（SNR）。

在无线通信系统中，主要运用到三种波束成形技术：发送波束成形，中继波束成形和接收波束成形。论文中就是应用了中继波束成形，它适用于无线通信网络中的协作使用，其优点是各个中继节点间发送的信号不会互相干扰。

2  基于人工加扰的安全容量分析

人工干扰技术的目的是为了防止窃听方获取传输信息，其方法是利用人工噪声对窃听方进行干扰，以使得源节点传输的信息不被窃取。当发送方的信道状态可知时，可以将既定的约束功率进行分配。其中一方面用于传输信息，另一方面用于干扰窃听方，最终使得窃听方的信噪比极低而不能实现窃取信息。