随着互联网的不断发展,用户数量迅速增加,用户的安全性能越来越难保障。目前,通信安全技术主要基于高复杂度的上层加密技术。近年来移动设备计算能力不断增强,基于计算量的上层加密方法存在可攻破的缺陷。物理层安全技术运算复杂度低,并且理论上可以完全保护用户信息安全。物理层安全技术提供了防止信息被窃听的第一道防线,将成为解决通信安全问题的重要方法。可见光通信(Visible Light Communications,VLC)可以同时实现用户通信和照明,是未来绿色通信的重要场景。由于光不能透过墙面进行传播,因此光在室内具有天然的安全性。但是当窃听者位于LED的覆盖范围内,窃听者会窃听到光的直射信号。并且光会在墙面发生反射,窃听者会窃听到反射光信号。因此,本文针对VLC物理层安全问题展开了研究。无线通信中,时延是服务质量(Quality of Service,QoS)的重要指标。现有的物理层安全技术研究多数停留在物理层,没有从链路层角度考虑统计时延QoS要求。有效容量反映了在满足统计时延QoS约束下,网络的吞吐量性能。因此本文研究了保证统计时延QoS要求并且保证用户信息安全传输的安全有效容量。本文主要从上行和下行通信场景,分析了VLC的物理层安全性能。为了实现VLC系统安全传输,本文提出了人工噪声干扰窃听者接收有用信息的方案,设计了算法抑制了人工噪声对用户的影响。此外,本文分析了安全传输速率,安全有效容量和信噪比(Signal Noise Radio,SNR)等性能指标。首先,在VLC上行通信,用户发送的上行信号会在墙面等反射平面上发生反射,窃听者会窃听到反射的光信号。为了提高VLC系统的安全性能,本文提出了一种人工噪声辅助的安全方案。本文设计了一种特殊的接收端,它的收发器工作于全双工方式。在其PD(Photo-Diode)接收器接收来自用户的信号的同时,其LED(Light Emitting Diode)发送器发送人工噪声,干扰窃听者。由于全双工接收端收到的有用信息会受到反射的人工噪声的影响,本文首次将独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)方法引入VLC系统,在全双工接收端通过ICA算法消除人工噪声的自干扰。窃听者会接收到反射的用户有用信号和直射的人工噪声干扰信号,因此,可以保障用户信息的安全传输。本文通过ICA算法,得到了用户信号的估计信号,推导了安全传输速率的下限。并且,本文分析了当加入人工噪声和不加入人工噪声情况下,室内安全传输速率的分布情况。最后,分析了窃听者和全双工接收端的SNR。仿真结果证明人工噪声辅助全双工方案的安全性能优于不加入人工噪声的安全性能。其次,针对VLC下行通信,现有的VLC物理层安全研究多数没有考虑时延QoS指标。有效容量反映了保障统计时延QoS下,系统的吞吐量性能。本文研究了保证安全传输并且保障统计时延QoS要求的安全有效容量。本文假设用户位置确定,窃听者移动服从均匀分布,窃听者位于不同位置时用户安全传输速率不同。在该场景下,本文近似计算了安全有效容量。并且,本文以安全有效容量为目标,通过粒子群(Particle Swarm optimization,PSO)算法寻找人工噪声和有用信号的预编码矩阵。由于在下行传输的过程中,LED需要权衡人工噪声和有用信号的功率比例,本文分析了合适的功率比例。此外,本文对比了加入人工噪声的迫零(Zero Forcing,ZF)算法,加入人工噪声的PSO算法和无人工噪声情况下的安全有效容量。仿真结果表明,加入人工噪声能够提高系统的安全性能,PSO算法整体的性能最好。