由于无线信道的广播特性,无线通信过程容易遭受窃听,信息篡改,节点模拟等非法手段的攻击。在无线通信安全领域,传统的安全机制依赖公共密钥架构以及管理密钥的加密算法。采用传统安全机制的无线通信过程容易被第三方破解,利用无线信道特性的安全机制能提供更安全的通信。基于物理层的密钥生成机制,利用无线信道的三个特性,时变性、独特性、互易性。这是一种跨层的无线通信密钥生成方案,更充分的利用无线信道的资源,具有自适应性。基于物理层提取密钥的机制涉及信道探测,信道量化,密钥生成,密钥协商几个方面。本文将在这些方面研究分析的基础上,提出基于加权指数平滑的物理层差分密钥生成机制。在信道量化方面,当前基于物理层的安全机制在稳定性和密钥匹配率上仍然需要进一步提高。传统的双门限量化方案,当在合法通信用户间移入或移出阻隔的物体时,信号出现较大波动,导致极大的量化误差。本文中采用差分量化的方案,差分量化接收信号幅值,量化门限由均值和方差判定。差分量化可以有效抵御接收信号大幅波动,本文将对传统双门限量化和差分量化进行分析对比研究,进一步论证差分量化在提高密钥生成机制稳定性上有较大作用。为进一步降低密钥不匹配率,本文结合在经济学中使用的加权指数平滑算法对接收信号进行处理。由于信号受噪声干扰造成局部的起伏抖动,量化误差大,导致生成密钥的一致性低。对合法收发双方的信号进行加权指数平滑处理能够减小抖动的影响,提高一致性。仿真结果表明,采用加权指数平滑处理的机制能有效降低密钥不匹配率。本文还对提出的基于加权指数平滑的差分密钥生成算法进行性能分析,从WEMA-MSE均值平方误差,以及算法复杂度进行分析。进行误差分析是为了阐述,加权指数平滑算法虽然对原始RSS信号进行平滑处理,但是并没有大程度的改变原始信号,只是描绘了原始信号的趋势走向。对算法复杂度的分析也从两个角度,一是时间复杂度、二是空间复杂度。时间复杂度的分析通过仿真平台的运行进行时间测量,对空间复杂度进行理论分析。可以得知算法具有较稳定的运行时间和较优的空间复杂度。