由于无线信道的广播特性,从发射机到接收机直接传输的信息可能会遭到窃听用户的攻击。为了抵御窃听攻击,网络节点一般会采用传统的加密技术,但传统加密技术往往以计算复杂度和传输延迟为代价。物理层安全是一种区别于传统加密的保障安全通信的技术,它从香农信息论角度出发,可以从根本上解决窃听问题从而保障安全通信。在认知无线携能通信(SWIPT)网络中,认知节点与能量收集节点均可能为潜在的窃听用户,因此其对于安全性的要求高于传统认知无线网络(CRN)与无线携能网络。本论文对认知无线携能网络中安全信息传输与能量收集技术进行了研究,提出了针对不同场景的认知无线携能网络安全通信策略。在所提策略中,论文通过引入人工噪声(AN)辅助干扰,研究了最佳节点选择、波束成型设计等策略对系统安全性的影响。论文主要研究内容如下:论文第二章研究了基于认知节点能量收集与目的节点辅助干扰的主网络安全通信策略。认知节点配备携能接收装置,采用波束成型技术协助主网络进行安全通信。认知节点利用感知到的频谱和收集到的能量进行认知网络的数据传输。同时,主网络接收节点发送人工噪声干扰信号以干扰窃听节点。仿真表明,所提策略在允许认知网络使用授权频段进行通信的同时,可以大幅提升主网络的安全通信性能,同时保障认知网络的通信性能。论文第三章研究了认知SWIPT网络中节点选择策略与波束成型设计方法。主网络从多个认知节点中选择一个最佳认知节点用于协助转发主网络的数据,并利用波束成型技术协助主网络进行安全通信。其余认知发射节点进行能量收集,并与最佳认知发射节点一起利用授权频谱进行认知网络的数据传输。结合第二章中的波束成型设计方案和目标辅助的干扰传输方案,主网络接收节点发送干扰信号,该信号不仅可以干扰窃听者,还可以增加非最佳认知节点收集的能量。通过对最佳认知SWIPT节点选择和波束成型进行联合设计,可实现主网络和认知网络的物理层安全与主网络-认知网络通信速率的折衷。论文第四章研究了认知SWIPT网络中波束成型与功率分割因子的联合优化方案。在认知SWIPT解码转发(DF)中继网络中,中继节点收集来自认知源节点的能量,采用功率分割(PS)协议和波束成型实现认知网络安全信息传输。认知接收节点发送人工噪声干扰窃听用户,该干扰信号同时给中继节点提供能量。所设计的方案通过选择最佳认知SWIPT中继节点,对波束成型向量与功率分割因子进行联合优化,以获得最大安全速率。为了求解非凸的优化问题,论文采用一个通用的两阶段半正定松弛(SDR)方法进行求解。仿真结果表明,所提方案通过选择合适的功率分割因子可以达到最大安全速率,保障了认知SWIPT网络的物理层安全。论文对认知SWIPT网络中信息安全和能量收集技术进行了初步研究,该研究的成果会给未来的相关工作提供一定的参考价值。