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随着无线互联网的迅速发展,人们对无线通信技术提出了更高的要求,例如更快的数据传输和更大的数据量。但是无线直接数据传输存在衰落严重和覆盖范围小的问题,很多情况下通信数据的传输在中继节点的协作下才能完成。Ahlswede等人于2000年提出NC(Network Coding,网络编码)的概念：中继节点对其转发的数据先进行编码处理后再转发,有效地提高通信系统的吞吐量。2006年,Zhang等人将NC应用到物理层,并命名为PNC (Physical-layer Network Coding,物理层网络编码),充分利用电磁波信号的叠加性和对干扰信号加以利用,系统吞吐量相对于传统传输有了100%的提升。本文主要对PNC及其在无线双向多中继协作通信系统中的性能进行了深入的研究。在实际无线蜂窝通信系统中,源节点与目的节点之间往往存在多个中继节点,本文搭建了基于PNC的双向多中继通信系统仿真平台,在众多中继选择方案中主要介绍了SC-PNC(Selection Cooperation-PNC,基于PNC的选择协作)准则。然后采用该中继选择准则利用Monte-Carlo方法分别在Rayleigh信道和Nakagami-m信道中进行性能仿真实现。本文主要研究了PNC系统中联合中继选择和注水功率分配策略。首先对基于MPSK调制的PNC系统性能进行仿真。然后本文研究了两种RS-PA(Relay Selection-Power Allocation,中继选择与功率分配)策略：基于MMR (Maximize Min Rate,最大化最小速率)的RS-PA策略和基于MSR (Maximize Sum Rate,最大化和速率)的RS-PA策略。为了提高该通信系统的传输总速率,本文对基于MSR的RS-PA策略进行了改进,为了简化计算,提出一种迭代求解最优功率调整分配算法。并将其应用于基于对称调制与非对称调制的PNC系统中,最后对比分析三种策略的性能仿真结果。结果表明：本文的改进策略有效地提升了系统传输总速率。