无线信道的广播特性导致了越来越多的信息安全问题。传统上,由上层的加密机制来保证无线通信的安全。但是,随着窃听技术的发展,加密变得越来越复杂,这给通信双方带来了极大的运算负担。受信息论启发,物理层安全机制被引入到无线通信中,其只借助于无线信道本身的随机特性,如衰落、噪声和干扰等,就可以实现安全通信。本文考虑一个大规模多输入多输出中继系统,其中源节点在大规模多输入多输出中继节点的帮助下向目的节点发送信息,而一个窃听节点试图拦截从中继节点转发出的信息。大规模多输入多输出中继技术被用来提高无线通信的安全性能。首先,在具有不完全信道状态信息的情况下,本文分析了放大转发(AF)和解码转发(DF)两种中继协议下大规模多输入多输出安全中继系统的安全中断容量,并对这两者的性能进行了比较。进一步,我们对这两种中继协议下的安全中断容量进行了渐近分析,得到了一些更为直观的性能特性。其次,为了最大化解码转发中继协议下的大规模多输入多输出安全中继系统的安全中断容量,本文对这一安全中继系统的资源进行了优化。第一步,以最大化安全容量为目标,我们对中继发射功率进行了优化,得到了最佳中继发射功率的闭式表达式。进一步,我们对源节点发射功率、中继节点发射功率和两跳之间的时间比例进行了联合优化,给出了相应的联合资源分配算法。仿真结果证实了所提出的资源分配算法的有效性。最后,考虑到绿色通信的要求,我们对放大转发中继协议下的大规模多输入多输出安全中继系统的能量效率进行了优化。第一步,以最大化安全能量效率为目标,我们对中继节点发射功率进行了优化,通过利用分数规划的性质,得到了相应的功率分配方法。进一步,我们对源节点和中继节点的发射功率在联合限制与单独限制的情况下分别进行了优化,得到了相应的联合资源分配算法。可以证明联合功率限制的方案要比单独功率限制的方案的性能要好,但是它们渐近趋于同一个饱和值。