随着人类社会信息化的不断发展，人民群众对信息的需求逐渐多样化，同时空中电磁环境日益复杂，这对传统的模拟调幅(AM)、调频(FM)广播造成越来越严重的干扰，现有广播方式越来越难以满足广大人民群众日益增长的精神文化需要，广播数字化已经成为技术发展的必然趋势，而迄今为止，FM波段数字广播系统在国际上尚未形成统一的标准。本论文综合考虑FM典型信道特征、系统复杂度、工程实现等因素，设计了调频广播数字化系统(DFM)。为了提高DFM的功率带宽效率，论文对信道编码以及编码调制的联合优化做了深入的研究。在信道编码方面，提出了一种短码长、非规则低密度校验码(LDPC)的设计方法，所设计的LDPC码具有接近香农极限的译码门限。为了进一步降低接收机的复杂度，在此基础上提出了一种具有循环结构的编码。所设计的短码长、准循环、非规则LDPC码在兼顾译码复杂度的情况下，距香农限仅有1dB。在编码调制联合优化方面，提出了一种编码调制联合优化的参考设计规则。按照此规则所设计的编码调制系统相比已有的分层编码调制、比特交织的编码调制等方式具有更高的功率带宽效率。同时，这种编码调制方式不会引入解码器与度量器之间的迭代。采用这种编码调制方式能够明显地提升DFM系统的功率带宽效率。在文中将这个设计规则应用到多天线(MIMO)系统中，采用该规则的MIMO系统解码过程同样不需要在度量器与解码器之间引入迭代。相比传统迭代译码方式的MIMO，译码门限降低2.5dB。DFM广播的信道是典型的平衰落信道，频率交织在这种情况下失效，时间交织在缓变信道中会引入无法忍受的延迟。所以本文采用天线分集的方式来解决平衰落问题。考虑到必须尽量降低接收机的复杂度，本文采用了对接收机透明的循环延迟分集(CDD)传输。该方案不会增加接收机的复杂度。本文提出了一种选择CDD循环延迟量的设计方法，该方法能够有效获得天线分集增益。本论文完成了DFM系统样机的设计，并且通过仿真评估了系统的整体性能。