协同通信技术具有抗干扰能力强、系统传输速率高和网络覆盖率高的优点，能够提高无线通信系统传输的有效性和可靠性。无线信道的开放性使得信号在传输过程中易被窃听，给通信安全带来了挑战，本文从信息论的角度对无线协同中继窃听信道的物理层安全问题展开了深入研究，主要研究工作如下：基于单中继双向窃听信道模型提出了通过中继广播人工噪声干扰窃听者信道的方案，分析并推导出该对称通信信道的可达安全容量。在总功率受限的条件下，分别讨论了等功率分配方案和已知信道状态信息(Channel state information,CSI)的最优功率分配方案，计算了源-中继节点之间的最优功率分配因子解析解，该分配因子与窃听者的位置有关。针对实际通信中窃听者的位置信息很难获知的情况，提出了较为切实可行的次优功率分配方案。仿真实验验证了该方案能够有效降低窃听者的信道质量，提高系统安全通信范围和信道安全容量。将单中继信道模型扩展到分布式多中继信道模型，并对其进行了深入的研究。针对分布式协同中继系统，提出了由源节点或中继节点在合法接收者信道的零空间内广播人工噪声的两种干扰协同方案。在完全CSI已知条件下，分析了这两种方案中有用信号-人工噪声的功率分配问题，并给出了最优功率分配因子解析解，其最优分配因子与主信道是否优于窃听信道有关：主信道较好时，最优功率分配因子大于0.5；反之应小于0.5，此时应分配更多的发射功率用于广播人工噪声以干扰窃听信道，达到安全通信的目的。考虑实际中窃听者的CSI难以获知，提出了高信噪比下的次优化功率分配方案。在总功率受限下，以最大化系统安全容量为目标对源-中继节点进行功率优化分配，并给出了最优功率分配因子解析解。在部分CSI已知时，研究了平坦瑞利衰落信道下系统安全通信的中断概率，求解了最小化安全通信中断概率的最优功率分配因子，并对比了两种方案的最小中断概率。仿真结果验证了上述方案的有效性以及最优功率分配方案的优越性；同时次优化功率分配方案与最优功率分配方案性能近似，实际应用中可替代最优功率分配方案。