在万物互联时代,爆发式增长的数据业务量和通信设备对数据传输速率和频谱效率提出了更高的要求。中继协作技术作为扩大覆盖范围、提高系统吞吐量的有效措施之一,在物联网中扮演着重要角色。通常,中继对接收信号进行放大或译码后再转发,从而改善通信质量。然而,在金融、军事和政务等对信息安全要求较高的实际应用中,中继由于安全等级低而无权访问保密信息,被称为非信任中继。非信任中继在提供服务方面很可靠,但在信息安全方面却不能被信任,该节点极可能在处理信息的同时窃听保密信息,威胁系统安全。另一方面,工作在室外的中继节点通常由电池供能,频繁地充电或更换电池会破坏用户体验,且在条件恶劣的环境下不易实施。针对上述非信任中继网络的信息安全和能量受限问题,论文围绕物理层安全和无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）技术展开,重点研究了双向中继网络和下行非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）协作系统的安全传输方案。主要的研究内容如下:（1）研究了物理层安全和传统中继协作网络的基础理论,总结了非信任中继网络中常见的物理层安全策略。阐述了双向中继网络和下行协作NOMA系统的信号传输过程,并描述了典型的SWIPT接收机结构和对应的SWIPT中继协作理论。（2）针对非信任双向中继网络,提出了一种基于SWIPT与人工噪声辅助的安全传输方案。该方案中的非信任中继采用功率分割（Power Splitting,PS）策略和放大转发（Amplify and Forward,AF）协议辅助合法用户实现保密通信,而全双工干扰机在进行能量采集的同时向外发送人工噪声以确保系统安全。在统计信道状态信息（Channel State Information,CSI）条件下,推导了闭式遍历保密和速率（Ergodic Secrecy Sum Rate,ESSR）的数学表达式及其下界。以最大化保密和速率（Secrecy Sum Rate,SSR）为目标,优化了中继的PS因子,给出了高信噪比条件下最佳PS因子的闭式解。特别针对非理想的CSI,分析了信道估计误差对系统SSR的影响。仿真结果验证了理论推导的正确性,并表明与采用时间切换策略或目的节点协同干扰的方案相比,所提的基于PS策略的干扰机协同传输方案实现的安全传输速率更优。（3）针对下行NOMA非信任中继协作网络,提出了一种基于SWIPT与目的节点协同干扰的物理层安全传输方案。该方案中的中继采用PS策略和AF协议辅助蜂窝边缘的NOMA用户进行合法通信,同时通过用户向中继发送人工噪声以确保系统安全。借助高斯-切比雪夫、高斯-拉盖尔积分公式和指数积分等数学工具,推导了高信噪比条件下闭式ESSR的下界。在瞬时CSI条件下,以最大化SSR为目标,优化了中继的PS因子,并给出了最佳PS因子的闭式表达式。特别针对非理想串行干扰消除的情况,分析了残余干扰信号对ESSR的影响。仿真结果验证了理论推导的正确性,并证明了与传统的正交多址接入相比,所提的SWIPT-NOMA方案能进一步提升系统的安全传输速率。