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信道编码是现代通信系统中最重要的技术之一,其基本思想是将待发送的信息和一些冗余信息一起发送来获取最大的抗干扰性能,以保证传输可靠。喷泉码是一种新型的基于稀疏图的信道编码方法,具有天然的码率自适应性特点。近年来,无论是在理论上还是实际应用上,喷泉码已越来越受到重视。本论文从喷泉码的关键性能指标—冗余开销的角度出发,对短码长LT码、不等差错保护LT码、Turbo喷泉码等内容进行了研究,全文的研究内容和主要贡献如下：1.为了得到更优的度分布,提出了一种带梯度的粒子群优化(PSO)算法的LT码度分布设计方法。首先借助于重要抽样的概念来构造优化目标函数,并得到目标函数的梯度估计；然后使用带梯度的PSO算法来优化设计；最后用所提算法分别对两种度分布形式进行优化设计。仿真结果表明,采用带梯度的PSO算法得到的度分布减少了短码长LT码的传输冗余开销,得到了比鲁棒孤子分布、重要抽样方法更好的度分布。2.给出了一种改进的基于块复制的不等差错保护LT码,在分析了基于块复制的不等差错保护LT码机制的基础上,通过改变小度值编码分组的选取策略,从局部上提升对重要比特的保护。在提升重要信息保护能力的同时没有降低对次要比特的保护能力,从另外一个角度来看,所改进的方法在相同情况下所需的传输冗余开销减少了。3.提出了一种基于分段线性混沌映射的Turbo喷泉码编码构造方法。在Turbo喷泉码编码过程中的两个重要环节,交织器的设计和无限编码分组产生方式,引入混沌理论中形式上最为简单的分段线性混沌映射方法。使用相同的初始值、相同结构的分段线性混沌映射来设计交织器和分支序列生成器。研究结果表明,采用所提出的编码方法比最初提出的Turbo喷泉码编码方法的性能要好,更加接近了Shannon限。4.研究了一类采用模运算的新型喷泉码(CT码)。CT码相比LT码的主要优势在于其传输冗余开销小,但是CT码的译码复杂度比较高,针对该问题提出了一种改进的Hopfield神经网络译码方法。译码时利用改进的Hopfield神经网络对接收到的单分组分别进行快速求逆运算,恢复出原始数据序列,解决了CT码在译码上复杂度高的问题。仿真实验验证了所提出的译码方案的可行性和有效性。