网络编码技术通过在中继节点处对数据包进行编码来提高中继网络的吞吐量。在此基础上,物理层网络编码(Physical Layer Network Coding, PNC)将数据包的编码运算放在物理层上进行。在采用物理层网络编码进行传输的时候,源节点同时发送数据包,携带数据包的信号在空间内叠加,中继节点从叠加的信号中提取编码后的数据包。通过采用物理层网络编码,网络的吞吐量得以进一步提高。本文重点研究在无线多跳网络中物理层网络编码的实现方案,主要包括支持物理层网络编码的介质访问控制(Medium Access Control, MAC)协议设计、物理层网络编码中自适应传输速率方案的设计以及二者的结合。由于协调节点间的同时发送存在一定困难,现有的大多数关于物理层网络编码的研究均在简单的MAC协议的基础上进行。然而,这些简单的MAC协议不适用于一般的多跳网络。本文提出一种支持多跳网络中物理层网络编码的分布式MAC协议(简称PNC-MAC)。该协议基于载波监听多址接入(Carrier Sense Multiple Access, CSMA)机制,并且在IEEE802.11协议的基础上进行扩充。在支持物理层网络编码的同时,PNC-MAC也支持传统网络编码和传统(采用路由的)中继方式。仿真结果表明,PNC-MAC在多种无线应用环境中具有优势。为了在不同的信道条件下取得最佳的性能,本文分别针对放大转发和去噪转发方式的物理层网络编码,提出自适应传输速率的方案。在自适应地调整传输速率的同时,也对发射功率进行调整,以达到最优的性能。仿真结果表明,自适应传输速率方案在多种物理层网络编码适用的场景下具有优势。最后,将自适应传输速率方案与PNC-MAC相结合,使得该方案可以更好地应用在实际无线通信系统中。