随着移动通信技术和因特网的迅猛发展,多媒体广播和组播技术得到了广泛的应用。近年来,喷泉码技术凭借其本身的技术优势被3GPP选为第三代移动通信多媒体广播／组播服务(MBMS)的组成部分,并在越来越多的通信领域得到应用和推广。本论文以喷泉码为研究对象,在喷泉码的度分布、中继系统中的喷泉码、不等差错保护方案等方面的优化设计进行了研究,为喷泉码的研究和应用做出了一定的贡献。论文论述了喷泉码技术的优势特点、发展历程,研究现状及应用前景,分析了存在的问题；阐述了Tornado码、LT码、Raptor码、3GPP MBMS中的喷泉码的基本原理、编译码算法,并指出各自的优缺点。由于喷泉码的度分布是影响其编译码性能的关键因素,论文从置信传播译码算法的角度出发,分析了度分布结构对可译集合大小的影响,建立了设计喷泉码度分布的模型,以平均误码率最小为目标,采用差分进化的方式提出了一种喷泉码度分布的优化设计方法。仿真结果表明,与现有的喷泉码度分布相比,采用设计的度分布构造的喷泉码具有更低的平均误码率。论文研究了在协作通信系统中,中继节点对喷泉码度分布的影响,推导了协作中继系统中的喷泉码的度分布与端到端通信系统中的度分布的关系,在现有的性能优良的度分布基础上提出了一种适用于协作通信系统中的喷泉码度分布的设计方法。仿真结果表明,在中继系统中,与现有的喷泉码相比,我们设计的喷泉码有更好的译码性能。而在组播系统中,为了提高所有用户的译码性能,可以根据中继情况选择优化参数。针对不等差错保护编码方案的具体应用,论文研究了UEP喷泉码的实现方法,在此基础上,提出了一种UEP喷泉码的优化设计方法；该方法根据译码过程中各部分数据的误码率,通过调整输入符号的发送概率以提高UEP喷泉码的整体译码性能。仿真结果表明与传统的UEP喷泉码方法相比,优化设计的UEP喷泉码具有更好的整体译码性能。