随着通信技术的飞速发展,人们越来越依赖于无线通信,同时其安全性也受到更多关注。物理层安全理论的基本原则是利用无线信道的随机特性实现无密钥的安全通信。协作通信不仅可以帮助解决无线传输中由于多径衰落造成的信号衰减问题,提高通信的可靠性,还可以有效提高安全性。压缩感知(CS)是一种突破传统采样速率的,可以将采样和压缩同时进行的技术。本文将压缩感知技术应用于协作通信领域,研究协作通信系统的物理层安全问题。本文以安全容量为系统安全性评价指标,研究了存在窃听节点情形下,两跳和多跳协作通信模型下的安全性。研究了中继工作在放大转发和解码转发模式下,两跳压缩感知协作模型(CCS-AF和CCS-DF方案)中,将信道传输矩阵作为压缩感知的测量矩阵的可行性,并基于信息论推导了系统安全容量,并通过仿真分析了不同参数对其影响。经分析可知,结合了压缩感知多节点协作的CCS-AF和CCS-DF方案安全容量优于传统单源多中继两跳方案。在多跳模型中,首先提出了中继没有独立信息的压缩感知多跳放大转发模型(M-CCS-AF)和压缩感知多跳解码转发模型(M-CCS-DF),以及中继携带独立信息的压缩感知多跳解码转发模型(MCS-DF)。对于M-CCS-AF和MCCS-DF两种方案,研究了将所有节点到目的节点之间的信道传输矩阵作为压缩感知中的测量矩阵,并且信号的传输时隙为测量维度的可行性;针对MCSDF方案研究了源和所有中继节点到目的节点之间的信道传输矩阵作为压缩感知中的测量矩阵,并且目的节点个数为测量维度的可行性。之后分别推导了各方案下系统的安全容量,针对不同模型分析了不同参数对系统安全容量的影响。经过分析可知,结合了压缩感知多跳协作的M-CCS-AF和M-CCS-DF方案安全容量优于传统没有压缩感知的多跳方案;同时中继携带独立信息的MCS-DF方案的安全容量也优于相同模型下中继不携带独立信息的多跳方案。