作为21世纪十大新兴技术,无线传感器网络通过对传感技术、微电子工艺,以及无线网络的融合,实现了物理世界与信息网络的连接,极大的扩展了人类认识和改造世界的能力。但是,目前传感器节点采用能量有限的电池供电且很难得到补充,使其无法长时间处于工作状态,而日益增长的业务需求对节点的能量受限提出了挑战。因此,如何提升能量在受限情况下的有效性成为平衡不断增长的业务需求和传感器节点的能量受限之间矛盾的主要手段。网络编码技术的出现,改变了传统数据传输模式的观念。该技术通过编码组合数据包的方式减少了数据传输次数,能够达到最大网络信息流。网络编码的出现为无线传感器网络的能量问题提供了一种新的思路和研究方向。但是,对于应用网络编码技术解决无线传感器网络中的能量问题的相关研究仍处于起步阶段,需要对其理论基础和实现方法进行深入的研究。本文在网络编码理论的基础上,明晰了网络编码增益与拓扑结构以及能量效率之间的关系,以网络编码与无线传感器网络的结合为切入点,以减少节点能量消耗为目标,针对现有技术的不足,分析了网络编码技术应用于传感器网络中对节点能量消耗的影响并设计了相应的提升能量效率方法。主要工作归纳为以下几个方面:　　(1)基于拓扑结构的网络编码增益研究。网络编码的实现及性能与网络拓扑结构密切相关。为了利用网络编码解决无线传感器网络中的能量问题,需要明晰何种拓扑结构能够获得编码增益,进而才能合理的设计网络编码与 WSN相结合的方式。本文针对适用于网络编码的网络拓扑结构进行了研究,提出了广义蝶形网络——GBN(Generalized Butterfly Network),保证了网络编码的可实现性,并给出了网络编码增益上界;提出了一种网络编码是否存在编码增益的判断准则,以该方法作为限定条件,给出了 GBN具有网络编码增益的重要推论。　　(2)基于蝶形拓扑的无线传感器网络的能量效率研究。在研究了网络拓扑与网络编码增益关系的基础上,本文重点分析了具有编码增益的2-GBN拓扑中,网络编码对无线传感器网络能量效率的影响,从理论上证明了网络编码能够有效提升无线传感器网络能量效率。具体地,针对2-GBN拓扑下点到点传输方式和网络编码传输方式的能量效率进行了系统的分析,研究了网络参数(中间节点个数、节点间距离)、系统参数(功放功率、调制阶数)和环境参数(信道环境、信噪比)对两种传输方式能量效率的影响。　　(3)基于网络编码的无线传感器网络能量有效 MAC协议。在理论分析基础上,本文研究了网络编码在无线传感器网络协议层的具体实现。针对现有无线传感器网络 MAC协议不能很好的支持网络编码 COPE协议实现架构,充分发挥网络编码优势,以及现有无线传感器网络 MAC协议存在的调度等问题,提出了适用网络编码的无线传感器网络 MAC协议——DRMAC(Double Random MAC)。DRMAC协议通过对监听方式以及数据传输方式的改进,以支持网络编码在无线传感器网络中的应用;与此同时,通过随机睡眠以及随机RTS机制的设计,有效的避免了固定睡眠周期带来的能量消耗,降低了 MAC协议开销,从而达到了减少能量消耗的目的。　　(4)基于网络编码的能量高效广播重传方法。为了进一步提升无线传感器网络的能量效率,本文针对现有广播重传方法传输效率低的问题,提出了一种基于网络编码的广播重传方法 NC-HARQ。根据网络编码的原理,给出了 NC-HARQ的具体实现算法;同时,从能量的角度出发,分析了四种重传方法的能量效率,从理论上得出基于网络编码方式的重传方法具有较高能量效率的结论。NC-HARQ在保证编码可解性的前提下,通过尽可能的组合重传数据包发送从而减少重传次数,在有效减少网络中重传数据包的同时,进而达到减少能量消耗的目的。