汇播(Convergecast)是一种多对-(Many-to-one)的数据传输方式,在很多无线网路,比如无线传感器网络、蜂窝移动通信网络、无线局域网、无线网状网中非常常见。如何克服无线信道恶劣的传输特性,在频谱资源和能量都受限的情况下,提高汇播的效率,提高汇播的可靠性,以及提高汇播的能量有效性,是非常重要的命题。本文结合目前相关领域的研究现状,以无协作的基于线性网络编码的无线网络多跳汇播和基于多用户网络编码协作的无线网络单跳汇播为研究目标,从可靠性,能量有效性,频谱效率和中断概率等角度,对网络编码和协作通信所带来的性能增益进行了深入的研究。(1)对基于线性网络编码的无线网络多跳汇播的性能进行了理论分析。证明了通过在汇播树中应用线性网络编码,可以在无线网络多跳汇播过程中获得可靠性增益。定义了汇播树中能够执行一次完整的线性网络编码最基本的结构——汇聚结构,并为汇聚结构构造了确定的线性网络编码系数矩阵。然后通过有／无ARQ机制的有／无网络编码的无线网络多跳汇播等四个不同的基本场景,从理论上分析了线性网络编码对无线网络多跳汇播性能的影响,证明了线性网络编码并不总是有益于无线网络多跳汇播。当无线网络的链路质量较差,则在多跳汇播中引入线性网络编码是合理的,能够产生可靠性增益；而当无线网络链路质量较好时,仅仅将线性网络编码应用于无线网络汇播,网络性能不会得到提高,在某些情况下甚至会降低。文本通过基于Network Simulator2(NS2)的仿真实验对我们的理论分析进行了验证。该方面内容的研究成果,为线性网络编码在无线网络多跳汇播中的应用提供了理论依据。(2)将多用户线性网络编码协作引入无线网络的单跳汇播,研究适用于无线网络单跳汇播的多用户线性网络编码协作。考虑到精确中断概率是进一步进行系统优化最重要的理论依据,对已有的多用户线性网络编码协作系统的精确中断概率进行了研究。对N+1(N≥1)时隙M(M≥2)用户线性网络编码协作系统进行了分析,推导了N+1时隙M用户线性网络编码协作系统精确中断概率的闭式表达式与分集阶数。为了说明线性网络编码为多用户协作带来的好处,本文将M用户线性网络编码协作系统与传统的M用户解码转发协作系统进行了性能比较。结果表明,线性网络编码协作系统的分集阶数要明显高于相同用户数的解码转发协作系统,且在高信噪比区域,线性网络编码协作系统的中断概率大幅低于相同用户数的解码转发协作系统。Monte Carl。仿真结果与理论分析结果的高度契合验证了理论分析的正确性。(3)提出了一种新的基于迭代的多用户多轮线性网络编码协作方案：M2-LNCC. M2-LNCC突破了现有网络编码协作方案中网络编码协作仅仅局限于广播阶段所能正确解码的信息的限制,而将其扩展到协作阶段的每一个时隙。推导了高信噪比情况下,M2-LNCC系统中断概率的紧近似(Tight approximation)闭式表达式,并分析了其渐近中断概率和分集性能。研究结果表明,对于瑞利衰落信道,M用户N+1时隙的系统能够达到MN+1的分集阶数。同时,将N+1时隙M用户M2-LNCC系统与M用户GDNC系统(k=1,k2=N)的中断概率和分集性能进行了比较。可以发现,M2-LNCC可以显著提高系统的分集阶数。且当接收端SNR较高时,M2-LNCC系统的中断概率要显著小于GDNC。通过Monte Carlo仿真验证了相关理论分析的正确性。