毫米波通信拥有极高的带宽,为满足5G无线网络的容量需求提供了很好的解决方案。然而,电磁波自由传播特性和无线信道的开放性为攻击者实施恶意攻击干扰或窃听提供了天然的条件,毫米波系统面临着严峻的通信安全问题,因此在通信系统设计时需要考虑无线安全传输。无线物理层安全能有效提升无线通信安全,其利用无线信道的多样时变性、合法通信双方之间信道的唯一性和互易性及无线信号传播的客观规律着手,促进安全与通信一体化。目前,毫米波物理层安全传输技术的研究取得了显著的成果,包括利用信道衰落、人工噪声干扰、波束形成、安全预编码等技术。以上研究均不同程度地解决了毫米波系统的物理层安全问题,但所述研究场景和技术存在较为严格的限制。有些研究假设系统已知窃听者的数量、空间位置和信道状态信息,这在实际窃听场景中是不现实的。尽管多天线技术能有效提高信号主瓣增益并缩减主瓣宽度,但同时也提高了信号旁瓣增益,因此增加了旁瓣区域信息泄露的风险,然而不少研究忽略了该安全隐患。此外,毫米波传输对随机阻塞效应更加敏感,且视距传输和非视距传输中的衰落统计特性也大不相同,其严重影响毫米波系统的性能。因此,在设计毫米波安全传输机制时,需考虑窃听者的随机分布特性,旁瓣区域信息泄露,毫米波的随机阻塞效应和小尺度衰落对系统安全性能的影响。本文针对上述现有多天线毫米波安全传输技术研究中的空缺点,考虑毫米波独特的传播特性和信道衰减特性,在毫米波多天线系统中设计了相应人工噪声辅助的安全传输机制。在通信过程中,发送者在主信号区域外的旁瓣区域发射人工噪声以对抗窃听者,进而提升系统的保密性能,并在不同随机窃听场景分别对系统的安全性能进行研究,包括系统的通信连接概率,保密中断概率和保密吞吐量,主要的研究工作如下:（1）在非共谋随机窃听场景下研究分析毫米波MISO系统的通信连接可靠性和安全性,并设计相应人工噪声辅助的安全传输机制抑制旁瓣窃听,以提升系统安全性能。在此基础上,推导出系统通信连接概率,保密中断概率的闭式表达式,并进行理论分析,仿真与验证。在Lo S通信连接中,分析总发射功率和系统天线数对系统最佳功率分配及相应保密中断概率的影响,并总结变化规律。（2）在非共谋随机窃听场景下研究分析毫米波MIMO系统的通信连接可靠性和安全性,利用人工噪声辅助的安全传输机制抑制旁瓣窃听,以提升系统安全传输性能。在此基础上,推导出了系统通信连接概率,保密中断概率的闭式表达式,并进行理论分析,仿真与验证。在Lo S和NLo S通信连接中,分析总发射功率、通信距离、随机阻塞效应和系统天线数对系统最佳功率分配及相应保密中断概率的影响,并总结变化规律。在Lo S连接的合法通信过程中,探究了通信距离和天线数对系统保密吞吐量的影响。（3）在共谋随机窃听场景下研究分析毫米波MIMO系统的安全性能,利用人工噪声辅助的安全传输机制抑制旁瓣窃听,以提升系统安全传输性能。在此基础上,推导出了人工噪声辅助时系统保密中断概率的下界和无人工噪声辅助时系统保密中断概率的闭式表达式,并进行理论分析,仿真与验证。此外,探究了总发射功率对系统保密吞吐量的影响。