第四代移动通信技术已经成为现代通信系统中的主要通信技术。OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术由于其信号传输稳定、对抗频率选择性衰落或窄带干扰以及信道利用率高等优势成为第四代移动通信系统的主流技术。在无线通信中,通过无线信道发送各种网络信息,然而无线信道的开放性令发送的信息容易受到窃听和攻击,所以对系统的通信速率和安全性能等都具有更高层次的要求。近年来,信息安全领域的研究热门逐渐偏向于物理层安全技术,基于OFDM技术的物理层安全算法研究不断涌现。本文分析在OFDM技术下的物理层安全机制的现状和存在的问题以及无线通信系统所面临的安全威胁,结合现有物理层安全算法的缺陷探索能够在物理层实现OFDM调制方式保护与数据安全的算法。首先,改进了基于密钥矩阵的物理层安全算法,研究了一种基于相位旋转与密钥矩阵的物理层安全算法,算法是在OFDM系统模型的基础上引入一个对角密钥矩阵M,矩阵M对添加了相位角度的发射符号进行加密,理论和仿真实验表明,算法对系统的固有性能带宽与峰均比没有影响,而对传输信号进行解调时的误码率随着信噪比增加正常解调降到10^-5,而非法解调误码率数值在10^-1左右而且不能通过已有调制方式的星座图模板来匹配窃取到的传输信号星座图。然后,研究了人工噪声辅助方法的理论模型以及基于人工噪声的物理层安全算法的理论与安全性分析。针对OFDM调制方式的无线通信系统,人工噪声信号产生依据OFDM系统的周期T,子载波数目N和频率f来设计。理论分析与仿真实验结果表明算法对系统的误码率与带宽不会产生明显影响并且成功的降低了原系统的峰均比1.5dB。最后,基于人工噪声与密钥矩阵的物理层安全算法是对基于相位旋转与密钥矩阵的物理层安全算法的再次改进,对已加密的OFDM传输信号在进入信道之前添加通过密钥生成的人工噪声信号掩藏保护。理论分析和实验仿真表明算法对物理层信息安全传输提供了有力的保护,窃听者在信噪比小时还能够获得接近原系统的误码率,然而随着信噪比的提高时原始OFDM系统在逐渐降低而窃听端的误码率在逐渐增大。信噪比为18dB时,系统误码率趋近于0,非法解调出的误码率为0.6866。同时,加密算法也减少了系统的峰均比约1.5dB左右以及进一步的扰乱了信号星座点的分布。