由于迭代译码以较小的译码复杂度使得Turbo码和LDPC码的性能接近香农限,所以随着Turbo码的问世和LDPC码的再次发现,迭代译码成为编码领域的研究重点。现在,迭代译码不仅用于纠错码的译码中来获得逼近香农限的性能,而且还成为解决其他通信问题和提高系统传输可靠性的重要方法。但是到目前为止,尚未有任何一种分析方法可以足够合理地估计迭代译码的性能并能解释其在不同信噪比(SNR)区域形成不同译码轨迹的机理。尤其是瀑布区的性能分析还有大量的理论问题有待于深入研究。而完整的迭代译码性能分析和建模既是优化设计Turbo码和LDPC码的重要依据,也是评估采用Turbo码和LDPC码的相关通信系统性能的重要基石。所以,(1)本文针对迭代译码进行了深入的研究,旨在分析影响迭代译码性能的关键因素,并准确地估计迭代译码的性能,以及改进已有码字的性能;(2)本文针对迭代译码机制在编码协作通信中的应用进行了深入的研究,旨在根据影响迭代译码性能的关键因素为不同的网络设计合理的编码协作机制,其不仅可以提高网络的吞吐量,还可以提高传输的可靠性。首先,考虑Turbo码的迭代译码。将整个Turbo码迭代译码器看作是一个带反馈的非线性动力系统,推导了外信息的递归迭代计算公式,并且得到了收敛解应该满足的方程。但是由于外信息的递归迭代计算公式是高维非线性方程,接下来利用随机分析方法直接分析了后验概率对数似然比(LLR)的概率分布。提出的混合高斯模型可以准确地近似LLR的概率密度函数,并且可以较准确地估计Turbo码的整个性能曲线。当为全0信源时,LLR的分布有两个峰,靠近原点的为左峰,远离原点的为右峰;Turbo码的性能始终由左峰主导;迭代译码过程就是将LLR值从不可靠区域逐渐搬移到可靠区域的过程。但是,随着信噪比的增加,左峰越来越小。因此提出利用无噪译码分析方法来确定影响错误平层区性能的敏感比特。通过比较发现,这些敏感比特和通过重量谱搜索算法得到的关键比特基本吻合。但是无噪译码分析方法的复杂度远远低于重量谱搜索算法的复杂度。然后,利用无噪译码分析方法分析了非规则LDPC码。对于非规则LDPC而言,其置信度排序和度分布一致,这和度分布主导非规则LDPC码的性能这一事实一致;但是除了度分布之外,还有其他因素影响非规则LDPC码的性能,如围长和停止集等,所以拥有相同度的比特的可靠性不同。在此基础上,提出了基于置信度准则的非规则LDPC码的缩短技术,其根据置信度排序选择待缩短的比特。与其他缩短技术相比,基于置信度准则的非规则LDPC码的缩短技术的复杂度很低,并通过数值仿真验证了其有效性。其次,考虑改进自适应网络编码协作(Adaptive network coded cooperation,ANCC)技术。ANCC技术提供了一个通用的网络编码协作框架来将无线网络的连接关系映射成编码约束关系。但是,由于每个用户采用随机选择策略来选择正确接收子集,所以不能避免校验矩阵中出现全零列和短环的缺陷。因此,为了克服这些缺陷,使得迭代译码更有效,提出了指示矩阵的概念,利用指示矩阵来规范每个用户的正确接收子集的选择,从而得到增强的自适应网络编码协作(Enhanced adaptive network coded cooperation,EANCC)技术。基于指示矩阵的选择策略可以使得目的节点的码图有好的环和度特性,所以EANCC技术的性能远远优于ANCC技术和GANCC技术的性能。数值结果已表明,在7个用户的网络中,并且信道为瑞利块衰落信道时,在误比特率为10-5处,EANCC技术相较于ANCC技术有13dB的性能增益。接下来,考虑适用于无线通信网络的可靠编码缓存技术。通过从纠错编码的角度重新刻画编码缓存技术后,对于每一个用户而言,服务器中所有的子文件对应于其系统包,其中,他已经在缓存阶段存储的子文件是缩短系统包,而未存储的子文件是穿孔系统包;而在传输阶段传输的异或信息则是其校验包。这样无线网络中的可靠编码缓存技术的设计问题等价于一个纠错编码的设计问题。但是与传统纠错编码的设计相比又有很大的不同,此时需要满足任意用户请求,以及用户之间无协作译码,即,每个用户只采用局部码图译码。为了获取潜藏在编码缓存技术中的编码增益,给出了基于LDPC码的可靠编码缓存技术的设计准则。分析结果表明,通过在缓存阶段存储补充校验包或者在传输阶段传输补充校验包可以显著地改进可靠性。并且可靠编码缓存技术具有不等错误保护的能力,通过为信道条件差的用户存储或传输补充校验包可以灵活地实现非对称网对可靠性的要求。可靠编码缓存技术还可以与信道编码结合成为联合网络-信道编码(Joint network-channel coding,JNCC)框架,这使得每个用户都可以充分地获取信道编码和可靠编码缓存技术的全部编码增益。此外,可靠编码缓存技术还可以很容易地拓展到非均匀请求场景中。最后,考虑适用于多向中继网络的可靠网络编码协作技术。在多向中继网络中,m个用户通过一个中继进行全信息交换,并且用户之间是没有直达链路的。通过将多向中继网路的整个通信过程刻画为一个纠错编码问题,得到了基于LDPC码的网络编码协作设计问题。在此基础上,依次给出了基于LDPC码的中继策略的设计要求、设计准则和实际可行的设计方法来说明如何设计可靠网络编码协作技术。分析结果表明,基于LDPC码的网络编码协作技术拥有强大的纠错能力,其校验矩阵拥有好的环、度以及连接特性,并且实现全信息交换的时隙数为2m。此外,基于LDPC码的网络编码协作技术可以和信道编码技术容易地构成联合网络-信道编码框架,这样每个用户可以利用联合迭代译码来进一步改进系统的可靠性。