网络编码(Network Coding，NC)是新一代的网络交换/路由技术，它允许通信网络的中间节点在转发信息的同时对信息进行处理，以使网络的吞吐量、健壮性、可维护性和安全性等方面都得到提升。虽然近年来已有大量关于网络编码的理论和实现的研究成果出现，但其中相对较为成熟的结果多属于网络编码在有线网络中的应用，而网络编码在无线网络中的应用仍存在很多未定的问题。为应对无线网络编码中的干扰问题，物理层网络编码(Physical—layer Network Coding，PNC)是近期无线网络编码研究的一个热点。本论文的主要工作集中在物理层网络编码的性能研究与传输方案研究，包括：　　 1.研究物理层网络编码在随机无线自组织网络(Random Wireless Ad HocNetworks，RW—AHNs)中的网络容量问题。经理论分析得到物理层网络编码方案在无线自组织网络中的多播容量为θ(1/√nlogn)，物理层网络编码相对于传统无线通信和传统网络编码方案的容量增益为θ(1)。　　 2.研究物理层网络编码在具有部分有线基础架构的数据会聚无线网络的网络容量：应用物理层网络编码的数据会聚无线网络容量的上界为θ(1/√logn/n)，在节点位置最优时达到；下界为θ(1/√nlogn)，在节点分布任意时都可达到。在具有有线连接的数据会聚网络中，物理层网络编码相对于传统无线通信和传统网络编码方案的容量增益可为θ(log(n))　　 3.提出物理层网络编码在OFDM体系下的混合信号接收和传输方案。利用正交导频和信号接入识别技术，该方案能够充分利用OFDM系统关于对抗多径干扰和信号定时同步误差的良好特性，缓解困扰物理层网络编码方案实施的信号定时同步问题和由于衰落信道影响导致的信号畸变问题，从而为实现混合信号的同时有效接收和空中编码提供可靠保证。仿真结果表明，如果混合信号中只有一个信号为未知信号，应用该接收方案的OFDM系统与传统单收的OFDM系统性能接近，这为其后续工作——基于网络层干扰抵消的物理层网络编码多跳传输策略的实施提供了先决条件。　　 4.提出基于网络层干扰抵消的物理层网络编码在规则网络中的多跳传输策略。由于关于物理层网络编码应用的讨论一直只局限于最基本的单元网络(三点信息交换网络或直线网络)，本论文提出的传输策略首次将物理层网络编码的传输策略扩展到具有网状结构的无线网络中。理论分析表明，在矩形网格网络中应用该策略与传统干扰避免的传输策略相比可获得2.5倍的传输效率增益，在六边形网格网络中应用该策略与传统策略相比可获得2倍的传输效率增益，且在任意的传输模式下(无论是考虑单播、多播还是广播的情况)，新的传输策略都具有恒定的传输效率。　　 5.提出基于网络层干扰抵消的物理层网络编码在随机致密自组织网络中的多跳传输策略及其空间分解方法，将前面提出的物理层网络编码传输策略推广到随机任意分布的高密度自组织网络。理论分析表明，在任意网络中应用该策略比传统干扰避免的传输策略都至少能够提高50％的传输效率。