无线网络的移动性、便捷性和可扩展性,使其应用越加广泛。由于无线信道的广播特性,使得处于网络范围内的任何节点都可以收到无线信号,导致无线网络更容易遭受各种攻击。物理层安全是一种利用无线信道特性实现安全通信的方法,能够为无线通信提供信息论安全。物理层密钥生成是物理层安全中主要的研究方向之一,该方法中,两个无线节点能够根据它们之间公共的无线信道自动生成密钥。然而现有的方案中,难以较好地平衡密钥生成速率与密钥不一致率的性能。为了解决这一问题,本文分别从密钥不一致率和密钥生成速率出发,提出非均匀保护间隔量化方法与基于门限选择的信息探测方法用于降低密钥不一致率。然后基于对二维量化方法的分析,给出多区间二维量化方法实现快速密钥提取。本文对所提出的方法做了详细的理论与仿真分析,并与现有的方法进行了比较。结果证实了本文方法的有效性。本文主要工作如下:(一)首先提出非均匀保护间隔量化方法,根据信道特测量值的分布特点,有选择地调整量化间隔的位置与宽度,平均来看,在噪声影响较大的区域,设置更大的保护间隔;在噪声影响较小的区域,设置更小的保护间隔。其次,通过对密钥容量的理论分析,结合提出非均匀保护间隔量化方法,提出根据信道测量值的互信息进行自适应量化,优化密钥生成速率。最后,在发送功率受限条件下,给出基于门限选择的信道探测方法。理论与仿真分析表明,本方法在保证一定的密钥生成速率情况下,有效地降低了密钥不一致率。(二)提出二维量化方法,联合信道幅度与相位进行密钥生成,增加可用的自由度,内在地提高了密钥生成速率。通过对三种基于同一思想的二维量化方法比较,证明了基于双曲线的保护间隔有最优的性能。在此基础上,提出多区间二维量化方法,去除小概率分布区域的保护间隔,在多量化区间下,使用更多的信道测量值进行密钥生成,能够更快地提取密钥。文中对所提方法的主要性能进行了理论与仿真分析,并与现有的同类方法进行了比较,证明了本方法的有效性。