网络编码是21世纪通信领域的一项重大突破,它融合了路由和编码的概念,将来自不同链路的信息进行信号处理,使得网络中间节点既实现路由功能又实现编码功能。在网络编码体系结构下,网络性能可以达到最大流传输的理论极限。网络编码能够提升多播网络的吞吐量、改善网络负载均衡、提高网络链路鲁棒性。以无线Ad Hoc网络、无线传感器网络和无线mesh网络为代表的无线多跳网络(Multi-Hop Wireless Network)是一类新型的网络。它是移动通信的一个重要分支,无需中心支持,组网方便迅速,在军事、医疗、科研、商业等许多领域具有广阔的应用前景。然而无线网络的自身特性导致节点会受能量、计算能力、传输带宽和存储容量等诸多方面的限制,如何在有限的资源中提高网络的吞吐量和数据传输的可靠性、延长网络的生命周期是无线网络研究的重要课题。本文首先介绍了网络编码的基本原理,并从提高吞吐量、节约能耗和增强网络鲁棒性与安全性等方面归纳了国内外网络编码在无线多跳网络方面的研究进展情况。其次,为了减少簇头节点对单份数据的依赖性,提高网络对报文丢失的容错性能,在无线基站发布监测任务的时候采用网络编码,从而簇头节点不需要完整地接收指定的数据包,只要接收到足够数量线性无关的编码包就可以成功恢复出原始数据。接着,论文提出了一种基于差分相移键控调制技术的物理层网络编码(PNC-DPSK)方案,并将其推广至多进制的差分相移键控(MDPSK),新方案解决了PSK的“倒π现象”及连“0”连“1”问题,同时,将网络编码放在物理层来实现,还可以缩短节点间信息交换的时隙。最后,由于传统的无线路由协议的设计原则都是尽量地减少或避免信号传输的互相干扰,这就大大减少了物理层网络编码的机会,从而网络的吞吐量无法得到提升。针对这一问题论文提出了一种基于物理层网络编码的无线网络路由协议,通过网络层与物理层的跨层协作来增强节点的交互能力,仿真实验表明,与无编码、直接转发的网络编码的策略相比,物理层网络编码与路由协议的结合可以更加有效地提升网络的吞吐量。