经过近50年的发展,通信理论从单系统优化逐步走向了联合优化.自从93年Turbo码发明以来,Turbo迭代算法被推广到各个领域,包括均衡、检测、信源信道联合译码、同步等等.学术界形成了迭代处理就是最优接收机的主流思想.98年空时编码的发明又一次触发了人们研究编码、调制、天线收发分集联合优化的热情.这些联合优化通信系统的研究趋势需要一种统一的研究工具——因子图.该文的工作主要是利用因子图统一处理迭代信道译码算法、最优多用户检测算法,给出比较全面和详细的诠释,另一方面,对于空时编码领域,我们首次提出了一种最优信号设计的方法—空时连续相位调制(STCPM),这种码具有非常优异的系统性能.论文的主要内容包括:在第二章中,我们着重介绍因子图上的迭代信道译码.首先提出了一种结构清晰的单向迭代Turbo码译码算法,并给出了其因子图诠释;然后利用因子图工具,我们得到了一种并行滑动窗Turbo码译码算法,仿真表明并行算法具有比串行算法更好的性能;对于Turbo码的各种次优译码算法,包括双向和单向Max_Logrnap算法、原始的SOVA算法及两种改进算法,以因子图为工具,比较了它们的性能,通过仿真和半定量证明揭示了这些算法之间的等价性;最后,提出了一种对数压扩编码的Turbo码译码器,仿真表明这种译码器适用于工程实现,减少存储资源.在第三章中,主要讨论因子图上的最优多用户检测.我们将单向迭代MAP算法推广到多用户情形,提出了单向多用户迭代检测算法,仿真表明它具有与传统算法具有相同的系统性能.进一步,将迭代算法嵌入信道估计算法中,提出了两种迭代盲均衡算法,仿真表明,这两种算法对于多径衰落条件下的信道估计有所改善.第四章利第五章重点讨论了空时编码和连续相位调制联合优化的问题.首次提出了STCPM的系统模型、编码优化准则,并证明了反馈等价性定理,用以解释STCPM具有优异性能的原因.利用距离谱搜索算法,我们得到了多个STCPM的最优码,通过与STTC最优码相比较可知,STCPM码具有极其卓越的性能.最后,我们指出利用因子图进行通信系统的联合优化设计才刚刚开始,未来高性能的光电集成电路的普及将揭开通信理论发展的新纪元.