随着传输速率大幅度提高,新一代宽带无线通信系统面临的攻击更加多样化,对无线网络安全性尤其对空中接口的安全性要求更高。而传统的安全算法主要集中在链路层,不能实现对空中接口的有效保护,并且很难移植到资源受限的移动终端上。为了满足下一代宽带无线通信系统安全的要求,有必要从无线链路的保护入手,研究与调制过程相结合的物理层安全新算法。本文首先深入研究了无线通信系统的安全现状以及物理层安全的必要性,分析了OFDM调制的特点。在此基础上以移动通信长期演进计划LTE、4G的调制方式为依据,设计了一种与OFDM调制过程相结合的物理层安全并行加密算法。该算法通过密钥控制调制过程,对IFFT输出符号进行随机插值实现数据安全。该算法在物理层实现加密,可以有效保护无线链路和空中接口,其并行加密过程可以降低系统实现复杂度。理论分析和仿真实验结果表明,基于插值的物理层安全算法具有很好的数据安全性,可以实现对空中接口的保护；除了系统带宽有少量增加外,算法不仅不会对系统的误码等其他性能带来影响,而且在多径衰落环境中表现出更好的抗多径能力。