双向中继信道是无线通信网络的基本模型之一,在双向中继信道中使用物理层网络编码可以提升系统的网络容量和频谱效率。在双向中继信道中使用联合Turbo译码-网络编码方案,可以在提供可靠传输的基础上提高系统的吞吐量,同时可以改善系统转发的效率。本文将Turbo译码-网络编码方案应用在双向中继信道模型中,对联合Turbo译码与物理层网络编码设计做了一定的研究,针对基于虚拟和Trellis的译码方法,将此设计方法进行FPGA平台的硬件实现。本文首先概述了双向中继信道模型的基本原理,在此基础上研究了一种联合Turbo译码-网络编码设计方案,此方案和传统的方案相比不仅提升了转发的效率,并且使吞吐量也得到了提升。在该方案中,中继利用接收到的信息,通过基于虚拟和Trellis图的译码方法进行译码,并且将译码结果发送给移动台,减少了数据交换的时隙,提升了系统的性能。仿真结果显示,与采用基于最小均方误差检测的联合设计方案相比,所提方案的性能在0.6dB的时候提升近一个数量级。由于基于虚拟和Trellis图的译码算法复杂度较高,进行硬件实现时会比较浪费硬件计算以及存储资源,因此对基于虚拟和Trellis图算法进行了简化,给出一种基于虚拟和Trellis图的Max-Log-MAP算法,使之成为适合硬件实现的算法。在此基础上,对影响性能的参数做了仿真对比,并讨论了算法中修正因子的选取问题,最后讨论硬件实现方案量化以及归一化方案的选取,给出了具体的硬件实现的参数。最后本文给出了联合Turbo译码-网络编码的FPGA具体实现方案,并且介绍了硬件实现的整体框架,对框架下的每一个模块的具体功能以及设计思路进行了详细的说明,并介绍了该方案硬件设计时一些注意事项,给出了FPGA实现之后所消耗资源及硬件结构设计不足之处的分析。