随着无线通信的迅速发展,频谱资源紧缺的问题日益突出,提升频谱效率迫在眉睫。大规模MIMO与中继技术的引入可以很好的解决这一问题。在基站配有成百上千根天线的大规模MIMO是5G的核心技术之一,它在带宽、发送功率、频谱效率等多个方面提供了很好的性能增益。此外,对于大规模MIMO系统而言,大规模天线阵列可以充分地减小传输功率,减轻用户间干扰,平均衰落以及增大系统安全性。而中继技术可以获得空间分集增益并提高频谱效率,它也可以利用波束成形和预编码算法来增加安全速率从而提升系统的安全性能。因而,大规模MIMO技术与中继技术得以广泛研究。本文分析基于大规模MIMO的双向AF中继技术,通过中继位置分布与功率分配方案的优化,以期实现系统整体性能的提升。本文首先研究基于大规模MIMO的多对用户双向中继系统的安全性能优化问题。讨论了一个具有实际意义的新安全场景,即用户既是合法用户又是窃听端,且配对用户利用基于大规模MIMO的双向中继协助通信的模型,通过用户与中继的功率分配方案优化,来达到最大化系统安全和速率的目的。仿真结果表明,提出的基于几何规划的最优功率分配方案优于传统的等功率分配方案,且用户对数以及SNR都是影响网络安全和速率的因素。进一步地,考虑用户之间存在障碍物等环境因素,地面中继已无法满足协助通信的需求,引入能够跨越地面障碍的空中移动双向中继帮助通信。而后与实际的郊区城市、密集城市环境相结合,依照新的信道特征建立信道模型,在满足两地通信需求的情况下通过移动中继的位置与功率分配的优化,实现系统和速率的最大化。仿真结果显示,设计的基于几何规划的最优移动中继位置分布方案优于传统的移动中继处于两个通信节点等距中点的方案,设计的基于几何规划的最优功率分配方案优于传统的等功率分配方案,此外,系统和速率几乎不受移动中继高度的影响。