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随着1993年Turbo码的成功问世，掀起了信道编码技术的研究热潮。在众多研究者的努力下，信道编码技术不仅在编码理论而且在应用方面都取得了丰硕的研究成果，其中包括低码率码在最低限度通信中如军事战争通信，深空通信等的应用。尽管Turbo码和多维Turbo码是构造低码率码的重要方法之一，但在构造低码率码时，多维Turbo码需要设计多个交织器，设计复杂度较高。因此，研究设计复杂度较低的构造低码率码的编码结构，具有重要的研究意义。本文采用理论分析和计算机仿真相结合的方式，提出一种多级校验级联编码结构，并对其进行理论和应用研究。本文的主要工作包括：1.以Turbo码和多维Turbo码构造低码率码为基础，提出一种新的编码结构——多级校验级联编码结构（MPCCs），并给出了对应的级联SISO译码结构；其次以外信息转移图分析理论为基础，对码率1/3的MPCCs通过计算机仿真给出最终的EXIT曲线，并与相同情况下的Turbo码EXIT曲线对比基本一致；最后通过计算机仿真，仿真结果显示MPCCs具有良好的BER性能，并且逼近同等情况下的Turbo码和多维Turbo码。2.针对MPCCs在非压缩高清视频传输中的应用进行了初步研究。首先提出了一种基于信道预编码的相同分组传输系统，仿真结果显示该系统相比单纯的信道编码具有很大的性能提升；然后分析了非压缩高清图像的特点，并结合基于信道预编码的相同分组传输系统，提出一种基于MPCCs预编码的非压缩高清图像传输系统，该系统按照三种处理方法针对相邻像素相似度较大和相似度较小的两种图像进行实验，结果显示，该系统可以有效提升图像的恢复质量。