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随着移动互联网的迅猛发展,无线数据量呈爆炸式增长,引发对频谱资源的需求急剧增加。尽管使用毫米波、太赫兹等高频电磁波可缓解频谱缺口问题,但因其绕射能力较差,尚未能满足未来移动通信广域覆盖的需求。因此,频谱的利用不仅要着眼于高频资源,还需充分挖掘低频资源。目前,不断涌现的各种无线电业务造成了低频资源日趋紧张。同时,传统的固定频谱分配方式已无法适应频谱需求的动态变化,产生了频谱闲置和利用不均匀等问题,加剧了低频资源的供需矛盾。动态频谱共享技术通过采用动态的频谱管理机制,可显著提高频谱利用率,是解决当前无线电频谱资源瓶颈问题的关键技术之一。然而,动态频谱共享系统中架构的开放性、制式的异构性、用户的多样性和组网的密集化,不仅使得无线信息传输极易受到窃听和干扰等混合式攻击,也造成了无线通信系统中存在巨大的能量开销等问题。为此,本文将以提高无线通信的安全速率（Secrecy Rate,SR）、能量效率（Energy Efficiency,EE）和安全能量效率（Secrecy Energy Efficiency,SEE）为目标,深入研究动态频谱共享系统中的无线资源分配技术。本文的主要研究内容及创新点如下:首先,针对异构蜂窝网络中的安全传输问题,提出了基于窃听用户瞬时信道状态信息（Channel State Information,CSI）的安全速率和最大（Instantaneous CSI based Sum Secrecy Rate Maximization,ICSI-SSRM）和基于窃听用户统计CSI的安全速率和最大（Statistical CSI based Sum Secrecy Rate Maximization,SCSI-SSRM）的功率分配方案。在宏基站发射功率受限的情况下,通过分配宏蜂窝和微蜂窝在每个正交频分复用子载波上的发射功率,构建了异构蜂窝网络中宏蜂窝和微蜂窝安全速率和最大的优化问题。利用连续凸逼近（Successive Convex Approximation,SCA）方法获得提出的非凸优化问题ICSI-SSRM和SCSI-SSRM的次优解,并给出了相应的功率分配迭代优化算法解决所提的安全速率和最大方案。结果表明,所提出的ICSI-SSRM和SCSI-SSRM算法具有良好的收敛性能,并且其安全速率和性能优于传统的功率分配方案。其次,针对异构蜂窝网络中的传输能耗问题,提出了基于能效最大的联合功率和带宽分配（Energy Efficiency Maximization based Joint Power and Bandwidth Allocation,EEM-JPBA）方案。在考虑宏用户的服务质量要求、微基站的总发射功率受限和传输带宽有限的条件下,构建了微蜂窝能效最大的联合功率和带宽分配优化问题。综合利用Dinkelbach和增广拉格朗日乘子法解决所提出的非凸EEM-JPBA优化问题,并给出了相应的双层迭代优化算法获得所提EEM-JPBA方案的最优解。结果表明,所提出的EEM-JPBA算法具有良好的收敛性能,并且与传统的功率和带宽资源分配方案相比,获得了较高的能量效率。然后,针对认知无线网络中无线传输的物理层安全和能耗问题,提出了基于窃听用户瞬时CSI的安全能效最大（Instantaneous CSI based Secrecy Energy Efficiency Maximization,ICSISEEM）和基于窃听用户统计CSI的安全能效最大（Statistical CSI based Secrecy Energy Efficiency Maximization,SCSI-SEEM）的功率分配方案。在保证主网络和认知网络安全通信的前提条件下,构建了认知网络安全能效最大的功率分配优化问题。鉴于所提出的ICSI-SEEM和SCSI-SEEM优化问题是非凸的,首先通过Dinkelbach方法将分数形式的优化问题等价转化为减数形式,然后利用SCA法获得转化后非凸优化问题的次优解,并给出了双层迭代功率分配优化算法解决所提的ICSI-SEEM和SCSI-SEEM问题。结果表明,所提出的ICSI-SEEM方案具有比SCSI-SEEM方案更好的安全能效性能,并且明显优于传统的安全速率最大和能效最大方案。最后,针对双层异构蜂窝网络中无线传输的物理层安全和能耗问题,提出了联合保密信号和人工噪声信号的波束成形设计方案,即基于安全能效最大的联合波束成形（Joint Beamforming based Secrecy Energy Efficiency Maximization,JBF-SEEM）设计方案。为了对抗窃听用户的非法攻击,在宏基站和微基站中以牺牲部分传输功率为代价发射人工噪声信号。在宏基站和微基站发射功率受限的约束条件下,构建了微蜂窝安全能效最大的联合保密信号和人工噪声信号的波束成形设计优化问题。综合利用Dinkelbach和SCA方法解决提出的非凸JBF-SEEM优化问题,并给出了双层迭代联合波束成形设计优化算法。结果表明,所提出的JBF-SEEM算法具有良好的收敛性能,并且与传统的波束成形设计方案相比,显著改善了系统的安全能效性能。