随着越来越多的无线电设备进入市场，频谱资源变得越来越紧张。学者们不断提出各种不同的方法来提高无线网络的性能。其中最近兴起并流行的一种新技术就是物理层网络编码。物理层网络编码已经被证实能够大幅度地提高双向三节点中继系统的吞吐量。但物理层网络编码在复杂的分布式网络中的吞吐量性能还没有得到较好的研究。鉴于此，本文分别推导出了无网络编码方案、网络编码方案和物理层网络编码方案在时隙ALOHA协议中的闭合吞吐量表达式。并将网络编码和物理层网络编码的优点相结合，提出了混合网络编码方案。仿真结果表明，混合网络编码在各种条件下的性能都要优于其它方案。同时，本文针对实际无线网络中物理层网络编码利用率低的问题，提出一种新的MAC协议。该协议可以大幅提高物理层网络编码的利用率，从而进一步提高网络吞吐量。最后，本文还研究了物理层网络编码的数据包同步问题。通过在MAC协议中加入包同步握手帧，使得叠加的数据包能够同时到达中继节点。而且能够适应移动场景和变化的信道环境。