数字喷泉码是一类码率不受限的纠删码,即从原始数据分组编码产生的码字长度是无限的。这些码字可以在线生成,其应用不受信道改变的限制,并且接收器可以在不重传的情况下恢复出原始信息,只要它接收到足够的码字即可。Luby变换(Luby Transform,LT)码是一种典型的喷泉码,本文以LT码作为研究对象,研究喷泉码编码设计、译码性能改进、应用方案设计等,从喷泉码的理论到实际应用做出了一定的贡献。主要研究成果包括如下三个部分:首先,本文结合泊松鲁棒孤子分布(Poisson Robust Soliton Distribution,PRSD)的方案提出了一种改进的编码方案,改善了 LT编码系统的误码率(Bit Error Rate,BER)性能。具体而言,通过平均可变节点的阶数,降低了低阶可变节点的不可靠性,从而使得软迭代译码的性能得到改善。仿真结果表明,不论在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)还是在瑞丽衰落(Rayleigh Fading)信道上,相比于传统的编码方案,本文所提出的方法继承了 PRSD的优点,既提高了译码效率,又提高了符号恢复概率,同时也进一步简化方法并减少额外的内存。其次,本文提出了一种新颖的LT码编码方案。该方案利用多个条件来选择可变节点,而不是采用随机选择的方法。编码节点的度为1时,强制编码器选择度值最高的可变节点。当度大于1时,一方面,编码器可以最小化低阶可变节点的数量,选择调用相邻的可变节点,另一方面,可以增加较低类别中的可变节点数量,然后以最高优先级选择最高类别中的可变节点。在软迭代译码器的基础上,所提出的编码方案有助于减少具有低可靠度值的可变节点的数量,从而加速了可靠度值的累积。仿真结果表明,相比于传统的使低阶可变节点最小化的LT码编码方法,本文所提出的编码方案,不论采用哪种度分布函数,都能减少的低阶可变节点的数量,从而提高了其整体误码率性能。最后,本文提出了一种基于介质访问控制(Medium Access Control,MAC)层采用LT码,物理(Physical,PHY)层采用低密度奇偶校验(Low-Density Parity Check,LDPC)码的混合自动重复请求(Hybrid Automatic RepeatreQuest,HARQ)方案。通过使用DVB-S2和DVB-S2X标准中定义的LDPC码,将上述方案应用于卫星通信系统,并提出了一种有效的跨层编码方案,通过将LT码的精确软信息反馈到LDPC码以提高整体译码性能。当跨层联合译码失败时,通过增加接受发射机继续传输的新生成码字,继续译码。本文所研究的仿真结果表明,相比于传统的串行译码方案,所提出的跨层联合译码方法能够以迭代的顺序提高译码的性能。