传统的物理层安全通信只研究信息的安全传输或者系统的能量消耗,而这两者相互冲突且越来越难以满足人们对无线通信系统的高要求,因此寻求有效均衡两者的方法成为无线通信系统设计的关键,主要包括以下方面:首先,本文研究了单用户多输入单输出(MISO)的下行网络,提出了一种基于加权切比雪夫方法的多目标优化框架(MOO),将两个冲突的单目标问题转化为一个多目标优化问题(MOOP),联合优化发送端预编码矩阵和人工噪声协方差矩阵,均衡设计了系统接收端的安全速率和发送端的功率消耗,并通过仿真对所提出的设计方案进行了分析和验证。其次,考虑到实际问题中存在多用户多窃听,本文研究了多用户MISO通信网络,引入泰勒级数展开,将非凸问题线性化,并运用S-Procedure和柯西施瓦兹不等式,处理半无限约束。在发送端对信道状态信息(CSI)不完全已知的情况下,文中提出的鲁棒性迭代算法,获得了安全速率和功率消耗的帕累托最优边界。实验结果不仅验证了算法的收敛性,而且表明在信道误差较大时,文中提出的鲁棒算法优于传统的非鲁棒性算法。最后,针对绿色通信及能量的重复利用,本文研究了基于无线信息和功率协同传输(SWIPT)的通信系统,通过联合优化发送端预编码矩阵、人工噪声协方差矩阵和接收端功率分离比,提出了系统的最优资源分配策略,并通过仿真进行了验证。