由于无线信道具备广播特性,使得无线信号很容易被窃听,这对无线网络的安全通信带来了极大的挑战。传统网络层加密方式实现的前提是假设窃听者计算能力有限,不能将密钥破解。然而,随着无线设备计算能力的飞速发展,这种基于密钥的方式很难实现绝对安全。物理层安全从信息论的角度保证系统实现安全通信,它不依赖于窃听者的计算能力。物理层安全的基本思想是利用信道编码及其他信号处理技术,使窃听者处信号的不确定性最大化。另一方面,随着高速率无线通信的爆炸式增长,能量需求问题得到了越来越多的关注。手持式设备通常利用电池来供电,而电池本身具有一定的容量,因此限制了网络的生命周期。为了解决这个问题,人们提出了能量收集的概念。与传统的能量源,即太阳能,风能等相比,无线射频信号具有位置独立性,更加适合移动网络的能量收集。因此,一种称为信息能量同时传输(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)的技术应运而生。物理层安全与SWIPT都作为一种新兴技术,他们的结合更是研究的热点。以干扰网络为例,其中的干扰既可以对窃听者产生影响,又可以作为能量源为能量接收机补充电能,其中就涉及网络安全性与能效的联合设计,使两者达到最优平衡。在此背景下,本文首先介绍了干扰信道下的物理层安全问题,随后又结合能量收集,讨论中继系统下的物理层安全问题。本文的主要创新和贡献如下:1)在两用户干扰窃听信道下,假设窃听者同时窃听两个用户。提出一种迭代算法,其通过设计波束成形向量,使得在发送功率约束下,最大化安全和速率。为了降低复杂度,还提出了一种迫零方案。通过仿真分析,验证了两者在提高系统安全性能方面的有效性。2)在两用户干扰窃听信道下,考虑更加实际的场景,即网络已知不完美窃听者信道状态信息。通过设计波束成形及人工噪声向量,使得系统安全速率最大化。本文考虑两种信道误差,即信道向量误差及信道协方差矩阵误差。在两种误差的基础上,通过利用半定松弛及一维搜索,使得该复杂问题得以解决。3)在中继信道下,结合能量收集技术,考虑一种绿色中继,即中继可以利用接收信号进行充电,为下一时隙转发信号提供所需的能量,并且存在多个窃听者进行两阶段的同时窃听。提出一种迭代算法,其通过设计第一时隙的功率分配及第二时隙的波束成形,使得在满足系统发送功率约束下最大化安全速率或安全速率约束下最小化系统功率。4)在中继多播信道下,考虑绿色中继,但只已知窃听者的信道分布,这是一种更加实际的场景。同样提出一种迭代算法,使得在满足合法用户信噪比约束及窃听者中断概率限制下,最小化发送功率。