大规模多入多出(Massive multiple-input multiple-output,Massive MIMO)技术是第五代无线通信系统的核心技术之一,可以在不提高传输功率、信号带宽与小区密度的情况下,利用比传统多入多出技术高两个数量级甚至更多的天线成倍提高区域吞吐量,从而满足日益增长的各种无线应用需求。然而由于无线系统的开放特性,大规模多入多出系统很容易受到窃听和干扰。为了这些应对安全隐患,一般采用加密与解密算法,利用高层的安全传输协议来实现保密传输。但加密技术带来了很高的计算复杂度,对机密信息的收发两端要求较高。而作为高层保密技术的补充的物理层安全技术近年来引起了研究者们的兴趣。物理层安全技术利用波束赋形、发射随机噪声等方法,可以增加合法信道和窃听信道之间的差异,从而提升通信系统的保密性。本文根据市区的无线传输条件,建立了多小区大规模多入多出系统的物理层安全模型,并将人工噪声预编码、下行功率分配等物理层安全技术应用到所建立的大规模多入多出系统模型中,分析它们对系统保密性能的影响。首先,本文对多小区的大规模多入多出系统进行了物理层安全建模,并分析现有的线性数据预编码技术,将它们引入建立的物理层安全模型中来,分析不同数据预编码技术对系统保密性能的提升以及对窃听者的抑制作用,并讨论了基站天线数量和系统保密性能的关系。为了给数据预编码选取合适的功率分配矩阵,本文采用了一种基于最大化合法用户信道容量的功率分配算法,并对该算法进行化简,将化简后的算法与平均功率分配方案进行对比,分析它对于系统保密性能的影响。其次,本文对物理层安全技术中的人工噪声预编码技术进行研究,将其引入到本文所建立的大规模多入多出系统的安全模型中来,分析了不同人工噪声预编码矩阵的窃听抑制效果和对系统保密性能的影响。最后,为了表示人工噪声对窃听者的抑制作用,本文提出了两种功率分配方法:一种是最大化有用信道容量与窃听容量比值的方案,一种是同时考虑通信保密性和对窃听者抑制作用的最大安全能量效率的方案,将两种方案与平均功率分配方案进行仿真对比,从保密传输、窃听抑制等方面验证了它们的性能。