随着车联网、移动自组织网络的出现,多节点无线通信得到了广泛的应用。不同于传统基于计算复杂度的密钥生成机制,基于无线信道特征的密钥生成机制主要利用无线信道的互易性、唯一性和时变性来生成密钥,计算复杂度低,是实现香农“一次一密”的完美保密方案,更加适用于资源受限的网络。由于群组网络拓扑结构的复杂性,群密钥生成相对于点对点成对密钥生成,面临更多的挑战。本文基于环型拓扑和全网状拓扑,对物理层群密钥生成方案进行研究,主要内容如下:一,研究了信道探测过程。本文针对现有群组信道探测方案中,节点可用探测时长随群组规模增大而减小的问题,利用双天线,设计了一个模拟全双工通信的“两步”信道探测方案,此方案下节点可用探测时长不受群组规模影响。仿真表明,在总功率约束下,当群组规模较大时,所提方案能够带来比现有群组探测方案更高的群密钥速率。二,研究了物理层群密钥分配过程。本文分析了现有群密钥分配方案的优缺点,并提出了传输效率更高的“一次一密”双向二分段密钥传输方案。理论推导证明,所提方案能够达到群密钥安全容量。三,研究了成对密钥速率对群密钥速率的影响。本文指出当成对密钥速率高于“初始”群密钥速率时,部分成对密钥对群密钥的生成没有贡献,并根据最大利用成对密钥的原则,设计了基于粒子群优化算法的功率分配方案,仿真结果证明了所提方案的有效性。