随着物联网移动终端的大规模推广,移动终端供能问题成为无线通信系统的研究热点。解决供能问题的能量收集技术引起了科研工作者的极大关注,传统能量收集技术从自然能源中收集能量,可以有效解决供能问题。但由于自然能源的间歇性和不可预知性等特点,该技术易受自然环境变化因素影响,从而引发供能不稳定问题。新颖的无线携能（Simultaneous Wireless Information Power Transfer,SWIPT）技术利用射频（Radio Frequency,RF）信号的信息载体和能量载体特性,可促使无线通信系统在信息传输的同时为移动终端提供稳定的能量供应,有效解决供能不稳定问题。除了供能问题,由于无线信道的开放特性,无线通信系统的物理层易被窃听者攻击,从而引发信息安全问题,因此物理层安全是信息安全传输的前提。波束形成技术可有效提高物理层安全性能,但易受无线信道估计精度影响。在实际场景中,信号时延、载波同步误差等因素易导致信道估计误差,严重降低波束形成技术的保密性能。此外,针对基站发射功率受限的最大化最小频谱效率问题,波束形成采用多天线技术虽然能够提高频谱效率,但多天线通信导致较高的计算复杂度,无法满足系统的实时性。针对上述问题,本文工作如下:1.针对存在信道估计误差的SWIPT中继协作网络,将中继与窃听者之间的信道估计误差建模为无界随机信道状态信息（Channel State Information,CSI）误差,提出基于概率约束的中继协作波束形成算法,研究满足中继信号转发功率约束的最大化用户保密速率的问题。由于该问题的非凸属性,引入松弛变量将该非凸问题分解为上下两层子问题求解,并采用伯恩斯坦不等式将下层问题的非凸概率约束转化为线性矩阵不等式,仿真结果表明所提算法可获得较高保密速率。2.针对存在高能耗、低频谱效率和信息安全问题的多用户SWIPT窃听网络,提出基于人工噪声的非正交多址全双工用户协作传输算法,研究满足多用户保密速率阈值约束的最小化基站能耗的问题。借鉴中继协作技术,将采用SWIPT技术的强信道全双工近用户充当中继,协作基站向弱信道远用户转发信息,以提高远用户频谱效率。为了解决窃听者利用串行干扰消除策略引起的信息安全问题,在基站引入人工噪声干扰窃听者以提升物理层安全性能,同时采用非正交多址技术提高频谱利用率。针对待求解问题的非凸属性,采用半定松弛（Semidefinite Relaxation,SDR）和连续凸逼近（Successive Convex Approximation,SCA）策略迭代求解,仿真结果表明所提算法能够在满足多用户保密速率约束的同时降低基站能耗。3.针对多天线移动基站协作多个移动用户通信的下行链路,提出一种多层前馈神经网络（Multilayer Feedforward Neural Network,MFNN）模型,研究最大化最小用户频谱效率的功率分配问题。先在离线状态下训练MFNN模型,使其学习到用户位置信息与最优功率分配的映射关系。然后在线状态下将最新移动位置信息输入至MFNN模型,直接获得MFNN模型的功率分配输出,从而降低计算复杂度,以满足用户获得实时功率分配的需求。