无线通信技术快速发展,由无线信道广播特性引发的信息安全问题不容忽视。物理层安全技术是一项利用无线信道物理特征实现信息安全传输的技术,有效克服传统加密技术依赖窃听端计算能力有限的缺陷,成为信息安全领域的研究热点。此外物联网(Internet of Things,IoT)的快速发展对无线通信网络提出了低功耗、大连接等需求。在IoT的应用中,网络节点数量庞大且大多采用电池供电,节点的能量供给成为制约网络应用寿命的关键因素;且现有IoT接入方式主要采用正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA),每个用户相对独立使用正交无线资源,但OMA方案支持的最大用户数量受正交资源限制,难以满足未来IoT海量接入的需求。因此在系统安全通信的前提下延长无线网络节点使用寿命、寻找新的多址方式支持海量连接成为有待解决的重要问题。研究表明,无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)可以保证在无线通信的基础上进行能量收集,延长无线通信节点的续航时间,非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)允许多用户共享相同频谱资源提高系统的频谱效率支持大规模连接。本文首先针对多输入单输出(Multiple-input Single-output,MISO)SWIPT通信系统的物理层安全进行研究,提出最大化系统容量的设计方案;进一步扩展到MISOSWIPT NOMA通信系统提出最优波束成形设计方案。本文主要的工作内容概述如下:1、针对MISO SWIPT点对点通信系统,提出一种新型的人工噪声分配的方案。该方案以保密通信容量最大化为目标,能量接收端采用非线性能量收集(EnergyHarvesting,EH)模型,满足接收端安全传输速率和能量获取约束等约束下联合优化发射波束成形向量、人工噪声向量和接收端功率分配因子。在数学上是很难直接求解的非凸优化问题。为此,借助使用矩阵不等式(Schur补、一阶泰勒展开等)将复杂对数表达式转化成线性矩阵不等式和二阶锥形式,提出基于连续凸逼近思想的迭代算法求解该问题。仿真结果表明,所提出的人工噪声分配的方案能有效提升系统保密性能。2、针对MISO SWIPT NOMA通信系统,提出一种最优波束成形的设计方案。该方案在满足能量接收端最小能量收集、发送端最大发送功率和串行干扰删除(Successive Interference Cancellation,SIC)成功进行解码的约束,对发送协方差矩阵进行优化实现系统保密通信容量之和最大化。非凸的保密容量导致原优化问题很难求解,提出利用半定松弛技术,将原始二次约束二次规划优化问题松弛为半定规划问题,对松弛后的凸问题的最优解求解;进一步证明了松弛后的问题与原问题最优解一致。仿真结果所提方案能最大化系统保密容量,验证了 NOMA较OMA可提升系统保密性能。