网络编码(network coding, NC)是一种路由和编码的信息交换技术的融合技术,已有研究者证实NC有提升信息的传输速率,改善网络可靠性以及防范攻击等优势。近年来,将网络编码应用在各种网络场景下的应用成为热门研究课题。在双向中继网络中,中继节点以广播的方法进行通信。其中,如果两个源节点与中继节点间的信道质量不一致,则质量差的信道会对传输速率产生限制,中继节点广播时,为了使得两个源节点都能正确解码,中继只能以满足信道质量差的信道的传输速率进行广播,这样造成了信道浪费。本文通过一种特殊的网络编码方案使得中继节点广播信息的时候能够充分利用所有节点的信道容量,并能保证所有节点都可以正确解调接收信息,从而避免了信道容量的浪费。本文以非对称速率信道下的无线双向中继网络(Two-Way Relay Networks, TWRN)为研究场景,提出一种物理层网络编码方案,对信道编码和网络编码的联合设计进行了深入研究。主要内容如下：第一,研究信道编码、网络编码和物理层网络编码的原理及应用情况,重点研究卷积码和Turbo码的编译码原理,并分析了TWRN场景中存在的广播瓶颈问题,为后续方案的设计提供理论基础。第二,分别研究对称速率和非对称速率信道下信道编码和PNC的联合编译码技术,详细分析相关研究方案和问题,提出一种非对称速率信道下的网络编码方案。第三,基于提出的一种能够打破广播瓶颈的网络编码方案,分别给出了此网络编码与卷积码的联合设计方案,以及此网络编码与Turbo码的联合设计方案。第四,给出相应的仿真结果,验证了本文所提方案的实用性。最后,提出相关研究展望和后续规划。