Turbo码是现代通信领域的一个重要的纠错码技术,它巧妙的将交织器与递归系统卷积码结合起来,并采用软输入/软输出译码方式,在高斯信道下,达到接近Shannon极限的性能。多维Turbo码作为目前Turbo码的重点研究方向之一,吸引了通信领域无数专家和学者的关注和研究。本文主要研究多维Turbo码编、译码方案,以及多维Turbo码在Rayleigh衰落信道下的性能优化。首先本文介绍了信道编码理论的原理和传统Turbo码基本编译码结构原理。其次本文还介绍了传统Turbo码分量码译码算法:MAP算法及LOG-MAP算法和MAX-LOG-MAP算法,并讨论了一种改进的MAP算法,证明了这种算法在不损失译码性能的前提下大大降低了译码时延,我们将在多维Turbo码的译码中采用此方案。然后我们还对多维Turbo码的编、译码结构进行了研究,分析了多维Turbo码不同于传统Turbo码的几个部分:分量码的选择——低复杂度的分量码成为了多维Turbo码的首选;译码结构的选择——多个分量码决定了多种译码结构,不同的译码结构得到不一样的性能,扩展串行译码结构是最优的译码结构;改进的MAP算法在多维Turbo码中的应用也能大大的改善多维Turbo码的译码时延问题。同时本文对多维Turbo码在不同参数下进行了大量的仿真实验,得到了很多仿真结果:分量码、交织长度、码率、归零处理和迭代次数都是影响多维Turbo码性能的重要因素。多维Turbo码虽然在高斯信道下取得了良好的性能,但是在无线通信和卫星通信领域信道多为衰落信道,因此在衰落信道下多维Turbo码的性能更具有研究价值。在第六章多维Turbo码的应用中,我们介绍了联合编码调制技术的发展历史,然后把多维Turbo码的调制与译码结合起来,在Rayleigh衰落信道下我们仿真了大量的星座旋转角度,在这些角度中存在一个最优的角度,因此在Rayleigh衰落信道下对多维Turbo码的优化变成了对最优角度的搜索。