随着5G技术的逐渐兴盛,对新型宽带无线通信技术的研究也越来越多。而宽带无线通信用户大多处于多径信道环境下,由该环境造成的信号延时、衰落和信息泄露等问题将是众多学者和研究机构不得不面对的一个重要挑战。在此背景下,物理层安全技术和时间反演技术得到了迅速发展。物理层安全技术主要是利用通信信道的固有特性来增强信号传输的安全性,而时间反演技术则是结合其电磁特性和物理信道特性来提高无线通信系统的保密性能。利用时间反演技术的时空聚焦特性不仅可以在一定程度上缓解多径效应引起的通信质量问题,而且也可以保证信息传输过程的安全性。因此,将时间反演技术与物理层安全技术相结合是未来无线通信的重要研究方面。基于此,本文的主要工作内容为:第一,针对物理层安全研究中的窃听信道问题,提出了一种联合时间反演技术和人工噪声的物理层安全传输机制。首先,在经典窃听信道模型中使用时间反演技术,利用其时空聚焦性来提高信号传输过程中的安全性;其次,由于信息聚焦于接收点附近,窃听用户易于在接收点周围窃听到合法信息。因此,使用人工噪声法和物理层零空间法相结合,令窃听用户很难在合法用户及其周围窃听到有用信号,增强了合法用户信号接收的可靠性。经过仿真实验,并且与现有的物理层安全传输机制对比,该系统的安全性能得到了有效的提升。第二,针对无线多径信道中存在主动窃听的情况,提出了一种新型的联合时间反演和无线携能通信技术的物理层安全传输方案。首先,发送方利用时间反演技术的时空聚焦特性来减小频率选择性衰落对通信信号的影响;其次,合法用户使用功率分配器来收集发送方发送的信息和能量;最后,用符号出错率和能量收集两个指标来评估系统性能,并且采用基于矩生成函数的方法来得到符号出错率能量区域的解析解。仿真结果表明,采用时间反演技术可以降低系统的符号出错率,同时,窃听用户发送的干扰信号也可以增强能量收集效率。