信息的安全问题始终是无线通信技术的关键问题之一。基于窃听信道模型的物理层安全技术作为对传统加密方式的补充,能够大幅提升系统安全性能并获得了广泛关注。另一方面,无线网络中移动设备的大规模应用和缓慢发展的电池技术渐渐形成了不可调和的矛盾。如何通过无线方式传输能量成为人们所讨论的热点之一。综合射频信号信息和能量传输的两种功能,基于能量和信息同时传输的无线携能通信技术获得了广泛关注。本文将物理层安全技术和无线携能通信技术相结合,进行了如下研究:针对MIMO信道下的无线携能通信系统中安全传输设计问题,研究了在总平均功率和最小接收能量约束下最大化系统的安全容量。为了解决该非凸问题,本文采用一阶泰勒近似将其近似为一个凸的半定规划问题。由于传统内点法无法高效求解该半定规划问题,本文进一步基于投影梯度法和罚函数法设计了一种高效的迭代算法。仿真结果表明该算法能够以接近内点法的性能将算法求解时间降低两个数量级。由于总功率受限时安全速率和接收能量之间存在冲突,本文研究了安全速率和接收能量的联合优化问题。通过加权切比雪夫方法,本文将该联合优化问题描述为一个多目标优化问题。同时,本文在系统模型中加入了协作干扰者以研究协作干扰对系统性能的影响。仿真结果展示了该优化问题获得的帕累托边界,并说明引入干扰者可以明显提升系统性能。最后,本文研究了协作干扰者个数对系统性能的影响,并设计了在发送端不完全获知信道状态信息时的鲁棒优化算法。通过仿真展示出适当增加协作干扰者个数可以提升系统性能,同时进一步显示出鲁棒算法能够获得比非鲁棒算法更好的性能。