随着第五代移动通信(Fifth-generation,5G)的日益临近,云连接、车联网与无人驾驶、大规模机器间通信等新兴场景逐渐进入人们的视野。相比于过去几代蜂窝系统对于高速率和大容量的单一追求,下一代移动通信系统更加强调了对于用户接入数量、可靠性、时延以及能量效率等多方面系统性能的综合提升。在理论上,这也与经典信息论形成了鲜明的对比,即通过缩小编码长度来满足超可靠低时延(Ultra-Reliable and Low-Latency Communications,URLLC)场景的需求。在Polyanskiy等人2010年发表的文章中,给出了在有限码长的情况下,最大编码速率的解析表达,这对于分析和设计短包通信系统有着高度的指导作用。本文主要关注了在有限码长情形下,超可靠低时延无线通信系统的设计和优化问题。论文的研究内容及创新性工作主要包括:(1)提出了基于有限码长编码的URLLC下行传输优化设计(包括双用户单天线和多用户多天线两种情形)和上下行联合设计优化的系统模型和问题定义;(2)分析了有限码长最大编码速率公式的单调性及凹凸性等函数性质并给出证明;(3)利用二分搜索法和Matlab凸优化(CVX)工具包解决了下行传输设计优化问题;(4)阐述了上行-下行对偶算法以及黄金分割搜索的概念和原理,并提出利用交替优化法解决URLLC上下行联合设计优化问题;(5)针对提出的问题进行了计算机仿真,分析了算法的收敛性以及系统参量之间的依赖与折衷关系,得到了具有实际应用价值的系统设计方法。