信息物理系统(CPS)是集计算、网络、物理进程于一体的下一代智能系统。通过3C(计算、通信、控制)技术的有机结合,CPS可以实现对物理环境的实时感知并对相应物理进程进行实时控制,从而达到智能网络与物理设备的高度融合。随着3C技术的发展和成熟,未来CPS将涵盖医疗监测、交通控制、智能电网、工业生产等领域。然而,在CPS的大规模普及之前,CPS中的信息安全问题急需解决。不同于传统的互联网,CPS可以将互联网与真实世界中的物理进程相联系,因此任何私密信息的泄露或者重要数据的篡改、丢失,将有可能造成严重的后果。针对以上问题,本文重点研究CPS中无线通信模块的私密信息安全传输问题。由于CPS的高度异构性和设备运算存储资源的有限性,传统的高层秘钥加密机制难以实现,因此本文采用物理层安全(PLS)技术来对抗无线传输中的窃听攻击。同时,由于CPS中设备的体积和成本限制,大部分设备配备单天线,因此一般的利用多天线提高信息安全的PLS技术无法应用。针对该问题,本文提出利用无线信道的多径特性来提高信息传输的安全性。考虑一个单天线单中继的通信网络,源节点采用源到中继信道的最大奇异值对应的右奇异向量作为发射波形,中继在接收到来自源节点的信号后,采用放大转发(AF)协议进行转发并在转发的同时注入承载人工噪声(AN)的波形信号。目的节点采用复杂度较低的最大比合并(MRC)来进行信号检测,而窃听者采用复杂度较高的最小均方误差(MMSE)接收机进行信号检测,该假设刻画了一个具有较强能力窃听者的场景。本文通过优化人工噪声方差和中继转发系数来最大化该中继网络的可达私密速率。针对完美已知窃听者信道的场景,通过外层一维搜索和内层凸问题求解,本文得到了全局最优的人工噪声方差和中继转发系数。同时,考虑一种更实际的场景,即窃听信道的信道估计存在误差,本文提出了一种鲁棒式的波形设计方案。通过控制最差情况下的信息泄漏量,本文得到了最大私密速率的下界以及相应的最优传输策略。最后,本文将以上传输方案扩展到具有多个窃听者的场景,采用统一的方法进行求解。数值仿真表明,本文所提出的利用无线信道多径特性提高信息私密性的方案,可以有效提高可达私密速率,并为物理层安全传输提供了新的研究思路。