随着移动互联网的不断发展,信息传输速率得到极大的提升,移动端的使用场景也变得极其丰富。然而,信息传输的安全性也因网络结构的复杂化而受到威胁,基于传统密钥体系的密码学在一定程度上保障了信息安全性,但由于计算机软硬件的迅猛发展,传统密码学也面临着极大的挑战。鉴于此,物理层安全研究受到学术界广泛关注。与此同时,众多研究结果表明协同中继网络具有提升系统容量和增大信号覆盖等方面的优势,但因其网络结构复杂,存在多节点,且开放性强等特性,信息的安全传输容易受到威胁。物理层安全结合了无线信道的空间特性与时变特性,可以用于保障协同中继网络的信息安全传输。本文进行了基于瑞利信道下的认知协同中继网络安全研究、Nakagami信道下的认知协同中继网络安全研究和结合能量采集技术的协同中继网络安全研究。对于前两项研究,将协同中继网络与频谱共享技术相结合,中继通过机会式中继选择策略进行选择,文中推导了系统的正安全容量概率与安全中断概率的闭合表达式,并进一步分析了安全中断概率在两种特殊情况下的渐近情况。第三项研究是将协同中继网络与无线能量采集技术相结合,提出了一种基于时间分配能量采集技术的安全传输协议,合理的使用全双工技术与协作干扰技术来保障信息安全传输,文中不仅推导了系统的安全吞吐量指标,并且根据安全可靠性折衷思想,推导了中断概率与窃听概率的表达式。分析推导的结果通过MATLAB平台进行仿真验证。研究结果表明:针对协同中继网络与频谱共享技术相结合的研究可以看出,认知协同中继网络可以通过增大主用户干扰容忍峰值和扩大次级网络规模来提升安全性能;基于机会式中继选择的优势,可以通过增大中继个数来抵抗窃听;并且,过时信道状态信息对系统安全性能具有很不利的影响。在结合能量采集技术的协同中继网络安全研究中可以发现,系统安全吞吐量随时间分配因子的增大而先增后降,可以通过遍历搜索的方法找出时间分配因子的最优取值,进而指导实际系统的设计。