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随着无线通信技术的发展，对高速移动环境（如高铁）通信质量的要求也越来越高。在此环境下，移动通信质量变差有大致三个原因：第一是信道变化太快，接收端无法准确的捕捉到信道的载波相位信息；第二是高铁车厢屏蔽较大；第三是由于目前的小区结构导致越区切换频繁，从而使通信质量较差。针对第一个原因，我们需要找出高谱效高能效调制信号设计与编码调制来保证移动通信正常进行。由于非相干检测不要求接收机具有准确的信道相位信息，于是本文主要研究高效差分编码调制理论和多元LDPC码的联合设计问题。本文的主要工作包括：从Shannon信息理论的角度对AWGN信道下各种差分编码调制、非相干检测系统的极限性能进行了分析，通过Monte Carlo数值方法给出了不同调制方式所对应的信道容量曲线图。从计算结果可以看出，以Eb/N0为横坐标的差分检测容量曲线呈“C”形，从而从信道容量的角度解释了差分检测的门限效应，并给出了门限值。基于此容量分析结果，给出了不同谱效率下信道编码码率与调制模式的最佳组合。分析了差分编码调制的信道容量之后，将多元LDPC码应用到差分调制系统当中并研究了这种编码调制系统的性能。提出了两种针对非相干解调的低复杂度联合检测译码算法。第一种算法是基于联合检测译码算法的；第二种算法结合了基于网格图的差分检测和基于硬判决的多元LDPC译码，软输入硬输出的Max-Log-MAP算法应用在差分检测之中。仿真结果表明两种方法在可接受的性能下译码复杂度都大大降低了。