稀疏图码以其良好的迭代译码性能而备受学者们的关注,大量的研究文献表明稀疏图码可以逼近容量限。本文针对当前几种被学术界广泛关注的稀疏图码,对其构造、分析、译码等关键技术展开研究工作,具体为二元和多元Rateless码-Kite码的改进和构造,Kite码在混合自动请求重传机制下的应用,多元LDPC码的低复杂度译码算法,以及空间耦合Turbo码(braided卷积码)的构造、译码和性能分析等。主要的研究成果概括如下:针对构造一类在噪声信道上和在所有码率范围内表现都好的无码率码的问题,提出了两种改进Kite码的方案。首先将预编码技术应用到原始Kite码上,即在Kite码之前级联一个预编码器作为外码,得到一类改进的变速率LDPC码,称为预编码Kite码,并且使用外信息传递图(Extrinsic Information Transfer(EXIT)Chart)分析和优化预编码Kite码。仿真结果表明预编码Kite码从低码率到高码率都具有很好的性能,并且优于原始Kite码的性能,最多时有0.3 dB。本文还比较了预编码Kite码与Raptor码的性能,结果表明,预编码Kite码在很大码率范围内优于Raptor码。其次,基于Kite码,本文构造了一类多元速率兼容LDPC码,称为多元Kite码。仿真结果表明在AWGN信道上该码优于原始Kite码。另外,将多元Kite码应用到喷泉通信场景下,结果表明在很大的信噪比范围内,多元Kite码的平均可达吞吐量逼近容量限。针对设计适用于噪声信道(比如快衰落信道、AWGN信道)的基于无码率码的递增冗余混合自动请求重传机制的问题,提出了有限长机制中快衰落信道上基于Kite码(一类无码率码)的递增冗余混合自动请求重传机制,给出了在不限制重传次数的情况下的最优传输策略。在重传次数受限的情况下,本文提出一个算法:利用可靠度、BER、码率之间的映射关系,找出可靠度与码率之间的经验公式,从而根据当前译码可靠度来决定重传的长度。本文还比较和分析了延迟不受限时吞吐量和延迟受限时的吞吐量。更进一步,在现有的HARQ系统中,如果一个码字被重传很多次,大部分的计算功率消耗在译码失败上面,这大大降低了译码效率。为了提高系统的节能特性,提出了两种算法(提前终止译码算法和冷却节点算法)来降低译码复杂度。针对多元LDPC码译码复杂度高的问题,和先前提出的联合检测译码(IJDD)算法其只适用于高列重的多元LDPC码的问题,本文首先将联合检测译码算法扩展到当域大小和星座图大小不同的情况,然后提出了基于可靠度的联合检测译码算法,称为改进的联合检测译码算法(improved IJDD)。该算法的核心思想为:基于一步大数逻辑,每个变量节点均反馈两个最可靠的符号给校验节点,使得在做译码判决的时候获得尽可能多的可靠度信息来帮助正确译码。该算法结合使用了基于一步大数逻辑的符号的累积可靠度算法和类chase局部列举译码算法。另外,本文还比较和分析了联合检测译码、改进联合检测译码以及FFT-QSPA三种不同译码算法下的计算复杂度和译码性能。针对一种空间耦合Turbo码―braided卷积码译码时延高的问题,提出了一种基于迭代BCJR译码的低复杂度滑窗译码机制,通过在一个窗口中几个不同时刻的分量码之间的外信息传递来帮助目标符号(窗口中在第一个时刻的信息比特序列)的正确译码。并且为了使译码更加有效和降低译码复杂度,提出了均匀和非均匀消息传递策略,并比较了它们的译码复杂度和性能。另外,在二进制删除信道上对滑窗译码下的braided卷积码进行密度进化分析,通过密度进化分析工具来指导窗口大小和消息传递策略的选择。为了进一步降低译码计算复杂度,提出了基于交叉熵的译码停止准则和基于对数似然比幅度的译码停止准则。同时,为了得到更高码率的braided卷积码,采用周期打孔技术获得速率适配braided卷积码。