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随着无线通信技术的不断发展与进步,数字电视广播、移动视频点播等对数据吞吐量要求很高的业务逐渐变得可能。为了在有限的带宽内用有限的发射功率保证信息在空间传播时的可靠性,需要在系统中引入具有很强纠错能力的信道编码技术。低密度奇偶校验码(LDPC)码具有与香农限非常接近的纠错性能,因此成为现代通信系统中信道编码的强有力竞争者。随着近年来LDPC码的理论研究的不断成熟,LDPC码开始逐渐被新一代无线通信系统采用。目前,包括欧洲数字电视卫星广播标准DVB-S2、中国数字电视地面广播标准CDTV-T等在内的标准已经将LDPC码作为信道编码的解决方案,而IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等无线局/城域网标准也将LDPC码作为一种候选方案。随着LDPC码进入应用的脚步不断加快,有必要对LDPC码在实现过程中存在的问题和困难进行研究并加以解决和克服,这也正是本文对LDPC码的实现与应用进行研究的出发点。本文首先对LDPC码的技术背景与发展历史作了简要的回顾,然后对LDPC码目前进入实现和应用领域的现状进行了分析,指出了LDPC码在实现和应用过程中一些重要的研究课题,包括适合硬件实现的高效译码算法的研究、适用于现代通信系统的高效译码器结构设计以及基于LDPC码的混合ARQ(HARQ)方案设计。在对这些课题展开深入研究前,本文首先回顾了LDPC码的基本原理,由于译码器的设计已经不再是一件完全脱离码字构造与编码方法的工作,因此为了设计一种性能与复杂度兼顾的LDPC码译码器,必须首先对LDPC码的码字构造方法、编码算法有比较全面的了解和认识。本文接着对LDPC码的译码算法展开了深入的研究,从二分图、Turbo迭代译码等角度对LDPC码信息传播译码算法中最基本的置信传播(BP)算法的原理进行了分析,揭示了这种算法取得优异性能的原因以及这种算法在码长有限情况下的局限性。随后本文对从BP算法衍生出来的其他信息传播算法进行了大量的研究,其中从数学上重点分析了最小和(MS)算法以及修正的MS算法以较小的性能损失为代价简化译码算法复杂度的根本原因,并提出一种改进的修正的MS算法,在保持与BP算法几乎相同性能的同时进一步降低了算法的复杂度。此外,本文还分析了分层的BP算法,并将分层的BP算法与修正的MS算法结合起来得到一种新的分层的修正的MS算法,在性能与复杂度之间取得了很好的折中。最后,本文还介绍了硬判译码算法中的比特翻转(BF)算法及其各种改进算法,从性能和复杂度两方面分析了这些算法的优缺点。随后,本文结合国家863 FuTURE计划Beyond 3G(B3G)项目物理层中对信道编码的性能与吞吐量的要求,提出了一种基于修正的MS算法的LDPC码译码器结构,成功地在Xilinx XC2VP70 FPGA上实现了320Mbps编码后吞吐量的译码器。接着,结合未来无线局/城域网的特点,提出了一种基于分层的修正的MS算法的LDPC码译码器结构并在FPGA上实现了相应的译码器。最后,本文还对基于LDPC码的HARQ方案进行了研究,通过分析现有的基于LDPC码的增量冗余(IR)HARQ方案的优缺点,提出了一种将其中两种方案的优点相结合的基于可靠度的(RB)截短IR-HARQ方案,在吞吐量、编译码开销、反馈信道效率等各方面均取得优于已有方案的结果。