第五代移动通信技术（5th Generationmobile networks,5G）时代,有些应用将会慢慢流行,比如无人驾驶汽车、无人机、智能城市,到了第六代移动通信技术（6th Generation mobile networks,6G）时代,这些应用将会变得更加强大。这对通信技术提出了更高的要求,通信系统设计面临更加严峻的挑战:低能耗将会更加成为重点。因此,6G的发展需要我们在基础科学领域寻找突破,用新的解决方案搭建大型超稳定低能耗通信网络,进一步促进物联网（Internet of Things,IoT）发展。原模图低密度奇偶校验（Protograph Low Density Parity Check,P-LDPC）码因其更好的纠错性能、较低的复杂性以及高效的编码和译码能力等优点,已经在通信领域被广泛应用。为了使P-LDPC码能够满足不同应用背景的通信系统对误码率（Bit Error Ratio,BER）性能、硬件资源损耗以及功耗等方面的要求,需要对其进行进一步的设计与优化。本论文主要针对基于P-LDPC码的联合编码系统与有损信源编码系统的设计原理进行了研究,为面向IoT的低密度奇偶校验（Low Density Parity Check,LDPC）码的研究工作提供些许思路。具体内容如下所述。（1）联合编码系统连接关系的优化:在使用不同行重和列重的信道码时,发现不同的连接关系对联合编码系统的性能影响不同。本论文将具有不同行重和列重的P-LDPC码用作信源码,从信源码和信道码两个角度出发,分析了第一类连接基础矩阵BL1对系统性能的影响,并且基于联合原模图外部信息传递（Joint Protograph Extrinsic Information Transfer,JEXIT）和信源码原模图 EXIT（Protograph EXIT,PEXIT）提出了一种约束条件下的针对BL1的搜索算法,以寻找到最优的BL1,改善系统性能。最后,通过JPEXIT分析和实验仿真结果均表明,与先前的最优方案相比,通过本论文提出的搜索算法得到的最优方案使得系统性能获得了显著的性能增益。（2）联合编码系统整体优化:联合编码系统的联合基础矩阵BJ由信源码基础矩阵Bs、信道码基础矩阵Bc、第一类连接基础矩阵BL1和第二类连接基础矩阵BL2四个成员要素组成,每一个成员要素对系统性能均有不可忽略的影响。不同于先前只针对部分成员要素进行的设计与优化工作,本论文同时考虑了各种影响系统性能的因素,比如,信源统计特性、码率、码长、行重、列重、甚至码型具体元素值等等,基于多目标差分进化（Multi-Objective Differential Evolution,MODE）的思想提出了一种联合设计与优化算法。通过采用提出的联合设计与优化算法分别考虑Bs、Bc和BL1三个成员要素,以及Bs、Bc、BL1和BL2四个成员要素对BJ进行了设计与优化。所设计的基础矩阵具有较小的尺寸和元素值,这有效地降低了搜索复杂度,推进了编码/译码进程。而且,通过JPEXIT分析和实验仿真结果表明,与先前的最优方案相比,本论文得到的方案使得系统的BER性能更优。此外,与传统的分离级联系统相比,系统性能更是遥遥领先。（3）有损信源编码系统的优化:本论文针对二进制对称信源,提出了一种基于P-LDPC码的有损信源编码系统。在编码端,量化部分采用的是增强的置信度传播（Reinforced Belief Propagation,RBP）算法;在译码端,采用的是线性译码。此外,根据影响P-LDPC码性能的因素,本论文提出了适用于该有损信源编码系统的两种设计P-LDPC码的方法——DPC-LSC算法和NDPC-LSC算法,以改善系统的率失真性能。最后,通过实验仿真对RBP算法中的参数γ、L和b-缩减进行了影响分析,并在参数确定后对系统的率失真性能进行了对比。仿真结果表明,通过两种方法重新设计得到的P-LDPC码的性能明显优于未设计优化的P-LDPC码,均获得了靠近率失真理论曲线的率失真性能。而且,采用NDPC-LSC算法是从均衡系统失真度和迭代次数的角度出发,对P-LDPC码进行的设计与优化,相比DPC-LSC算法,不仅改善了系统的率失真性能,它在迭代次数上面也更具有优势。