物联网作为第五代移动通信的关键场景,海量的通信设备和受限的电池容量对通信系统提出了更高的要求。因此,非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术和携能通信技术在学术界和工业界都受到了广泛地研究。具体来说,相较于传统的多址接入技术,NOMA利用同一时频资源块来服务多个用户,从而有效地提高了频谱效率。携能通信技术利用无线环境中的射频信号进行能量收集,从而增强了能量受限设备的传输性能。除此之外,以提升系统传输可靠性为目标,利用近用户来帮助远用户的协作NOMA也受到了广泛关注。由于无线信道的广播性,协作NOMA中的安全通信问题也亟待被解决。物理层安全（Physical Layer Security,PLS）技术无需复杂的编解码算法,可以利用无线信道固有特性来提升能量受限的协作NOMA系统的安全性能。基于上述启发,本文首先以提升系统可靠性为目标,提出了基于携能通信的多用户公平协作NOMA传输方案。然后以提升系统安全性为目标,提出了统计信道状态信息（Channel State Information,CSI）下基于携能通信的安全协作NOMA传输方案。本文的具体内容可以概括如下:1.本文提出了基于携能通信的多用户公平协作NOMA传输方案。系统中包含有一个源节点和多个用户节点。与传统协作NOMA不同,在本文所提的公平协作NOMA中,当远用户可以满足解码需求的情况下,其将进行无线能量收集,并在协作传输阶段转发信号来提升近用户的传输性能。除此之外,基于所考虑的多用户场景,本文还提出了三种用户配对策略来研究用户位置对系统性能的影响。最后,本文利用高斯切比雪夫近似等数学工具获得了近用户和远用户的中断概率闭式表达式,并获得了分集阶数、分集复用折中和系统吞吐量的闭式表达式。通过与现有方案相对比,所提方案可以获得更低的中断概率和更高的分集阶数,并获得了更优的分集复用折中性能。2.本文提出了统计CSI下基于携能通信的安全协作NOMA传输方案。系统中包含有一个源节点,两个用户节点和一个窃听者。近用户作为能量收集中继来协助远用户通信。本文考虑了更加实际的场景,即窃听者在直接传输阶段和协作传输阶段都会窃听系统中的传输信号,并设计空闲节点发送人工噪声来干扰窃听者。通过利用高斯切比雪夫近似和高斯拉盖尔近似等数学工具获得了近用户和远用户的安全吞吐量闭式表达式,从而获得了系统和安全吞吐量的闭式表达式。根据所获得的闭式表达式,本文还以最大化系统和安全吞吐量为目标,提出了基于统计CSI的交替优化算法,对码本速率和功率分配因子进行了联合优化。最后,大量的仿真结果验证了本文理论推导的正确性。除此之外,通过将所提方案与现有方案进行对比,验证了所提方案可以进一步提升系统的安全传输性能。