有效性和可靠性是无线移动通信系统中的两大矛盾，在频带资源日益紧缺的现代，如何在保证一定通信可靠性的前提下尽可能的提高系统有效性是通信领域科研工作者们奋斗的目标。在可靠性方面，信道编码是提高系统可靠性的有力手段，在众多的信道编码方案中，卷积码、Turbo码已经在各种标准中占据主导地位，而目前一种性能非常接近Shannon限而可以实现的分组码编码方案——LDPC码成为信道编码领域内新的宠儿，LDPC码具有很强的纠错抗干扰能力，当码长较长时，性能甚至可以优于Turbo码，是目前备受关注且具有广泛应用前景的信道编码方案。对LDPC码本身的理论研究已经从多个方面展开，例如校验矩阵构造、译码方法简化、性能分析等，LDPC码与其他技术相结合也是研究者们关注的焦点，例如LDPC码与MIMO、OFDM以及HARQ的结合，其应用也大大促进了对LDPC码本身的研究，并由此引出了对速率灵活可变的速率兼容LDPC码的研究。在有效性方面，链路自适应是一种可以有效提高系统频带利用率的技术，“自适应”的概念含义非常广泛，既包括时域上的功率控制、自适应编码调制，频域上的动态子载波分配，也包括空间上的天线选择及天线上的能量分配，当然，以上各项的结合是“自适应”在空时频域更加复杂的实现方式，总的来说，其基本思想是根据信道状态的优劣动态的调整发射参数，最大限度的利用信道容量。自适应技术近年来被广泛应用于无线通信系统中，因此采用LDPC码作为分量码的链路自适应系统可以在保证一定传输质量的前提下更大程度地利用频带资源，具有较高的研究价值。本文首先对低密度校验码的构造和理论分析进行了研究，主要内容涉及速率兼容LDPC码校验矩阵的构造、外信息传递理论及LDPC编码调制系统等方面。在此基础上，将LDPC码与链路自适应技术相结合，并扩展到多天线信道情况下，以达到系统有效性与可靠性的同时提高。本文主要工作和创新点如下：1、提出一种新的删除方法来构造速率兼容LDPC码。本工作从两个方面入手：一方面，详细研究了LDPC码的构造方法，包括1962年Gallger最初提出LDPC码的构造方法、30年后MacKay重新发现LDPC码优异性能的构造方法以及Hu提出的PEG方法，通过比较，选择了目前构造中等码长LDPC码的最佳方法——PEG方法作为本工作的基础，它不仅性能可以超过MacKay构造的LDPC码，而且可以实现线性编码。另一方面，深入研究了速率兼容LDPC码的构造方法，包括随机删除及最佳删除，我们发现对于非规则LDPC码来说，删除度数低的变量节点对系统性能的影响最小，而PEG方法构造的列重增加校验矩阵中变量节点按照度数高低进行排列，因此我们以PEG算法为基础构造LDPC母码，提出一种顺序删除方法，该方法易于实现并且能够产生与随机删除性能相似的速率兼容LDPC码，该删除方法适用于不同码长的母码，并可以产生任意码率的高速率码。2、针对利用外信息转移图(EXIT图)优化非规则LDPC码的度数分布，提出改进的优化算法。EXIT图是分析LDPC码译码门限及优化其度数分布的有力工具，而且比密度进化与高斯近似更加方便简洁。我们首先将迭代译码进行建模，并以重复码为例详细介绍了EXIT的计算原理，然后扩展到LDPC码，由于LDPC码可以看作是一个重复码与奇偶校验码的串联，因此我们将LDPC码译码器分解开来，看作变量节点译码器与校验节点译码器的串联，将LDPC码的迭代译码看作两个分量译码器之间外部信息的传递，通过将两个译码器的输入输出曲线进行比较来分析LDPC码的译码门限或者进行度数分布的优化。在进行度数分布的优化时，往往固定校验节点的度数来优化变量节点的度数，我们提出将两者进行联合优化，构造出的LDPC码更加接近信道容量。3、提出一种新的LDPC编码调制方案，并采用EXIT图从理论上验证了新方案的优越性。非规则码具有内在的不等错误保护特性，度数高的变量节点性能要优于度数低的变量节点，由此受到启发，除了其内在的不等错误保护特性，我们提出通过外在的调制方法来加强这种不等错误保护。在信息传输过程中，信息比特携带的信息量远远大于校验比特的信息量，因此提出利用不同大小的调制星座图对信息比特及校验比特进行不同程度的保护，计算机仿真结果表示，与具有相同频带利用率的传统调制方案相比，新方案的误码率性能得到很大提高，并且不仅适用于非规则LDPC码还适用于规则LDPC码。在实验的基础上，我们又利用EXIT图这一理论工具从信息传递的角度分析了新方案的优越性，并指出对于规则LDPC码，不能仅仅依靠LDPC码的整体EXIT图来判断码的性能优劣，信息比特与校验比特各自的EXIT曲线也是重要的判断依据。4、提出基于LDPC码的自适应编码调制系统，找到LDPC码与自适应编码调制相结合的结合点，并研究了自适应LDPC编码调制系统的性能及信道估计误差对系统性能的影响。以lenna图像作为信源信息，研究了自适应LDPC码在图像传输中的应用，在误码率与频带利用率之间取得了好的折中。以上研究工作只考虑到物理层的一些自适应技术，而忽略了在数据链路层中一种隐含的链路自适应技术——HARQ，为了进行通信系统各层的联合优化，我们以HARQ为突破点，向高层迈出了第一步，提出基于速率兼容LDPC码的AMC-HARQ系统，将物理层的自适应编码调制技术与数据链路层的混合自动请求重传技术相结合，用自适应编码调制进行粗略的速率选择，混合自动请求重传进行精细的调整来实现系统的优化，研究了不同重传次数对系统平均频带利用率的影响，并将系统由SISO信道扩展到MIMO信道中，同时采用STBC技术，研究了各种参数(包括收发天线个数、信道衰落参数、信道估计误差等)对系统性能的影响，对跨层设计进行了初步的研究与探讨。5、提出基于LDPC码的自适应STBC系统，编码调制方式不变，根据信道状况以加权因子的方式动态分配各天线上的能量，即功率控制。首先系统的阐述了Alamouti最初提出的STBC编译码原理以及扩展到多天线接收时的译码方法，在此基础上介绍自适应STBC的原理，以最大化接收端信噪比为目标，推导出最佳功率分配的方案，计算出加权因子的最佳取值，然后将LDPC码与自适应STBC进行级联，通过计算机仿真得到结果，验证了理论上自适应技术带来的增益。