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相对于100G光传输系统，下一代的400G光传输系统急需通过增加调制阶数来使单信道单位时间内传输更多的信息比特。然而相比于40G系统和100G系统分别使用的二进制移相键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制和四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)调制，作为400G系统调制的候选方案——16进制的正交幅度调制(QuadratureAmplitude Modulation，16-QAM)虽然提高了频谱效率(SpectrumEffectiveness，SE)，但其星座图中星座点间的最小欧氏(Minimum SquaredEuclidean，MSE)距离减小，导致能容忍的相位和幅度噪声减小，因此译码时更容易误判，所以需要更高的光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)来补偿这种损失，而前向纠错(Forward Error Correction，FEC)技术则是减少OSNR需求的一种有效手段。因此对于400G系统需要将编码和调制作为一个整体来设计方案，以使在提高SE的同时够保证或提高系统的可靠性。通过对分组编码调制(Block Coded Modulation，BCM)技术和非二进制低密度奇偶校验(Nonbinary Low-density Parity-check，NB-LDPC)码的深入研究，针对光传输系统本文提出了一种构造NB-LDPC码的新方法和一种基于16-QAM的NB-LDPC编码调制(Coded Modulation，CM)方案，主要完成了以下工作。
首先，对目前普遍采用的构造准循环NB-LDPC码方法研究的基础上，本文提出另一种基于有限域的NB-LDPC码的构造方法——立体构造法。通过对采用立体构造法构造的NB-LDPC码的性能仿真发现，与基于GF(29)的RS(511，305)相比，本文所构造的NB-LDPC码在误比特率(BitError Rate，BER)为10-7时增加了3.3dB的净编码增益(Coding Gain，NCG)。在BER为10-6时，本文所构造的LDPC码与采用传统准循环方式构造的二进制LDPC码、随机构造的二进制LDPC码、基于有限域构造的32进制准循环LDPC码、基于欧式几何构造的64进制的循环LDPC码相比，分别获得了0.56dB、0.56dB、0.03dB、0.83dB的NCG。因此，此类具有较高结构化的NB-LDPC码不仅有利于硬件实现，而且在中短码长时也展现出较好的纠错性能。
然后，针对NB-LDPC码，本文提出了一种基于16-QAM的编码调制方案。在该方案中，针对Gary映射的16-QAM信号星座图，设计了一种新的软解调方式和一种NB-LDPC码译码初始化时计算符号概率的算法。该算法相比传统初始化算法在运算量上大大降低。通过对该方案的仿真可以看到，本文提出的这种基于16-QAM的NB-LDPC编码调制方案比其它一些CM方案和ITU-T标准在纠错性能和SE方面都有所提高。其在BER为10-6时，比采用多阶段译码的三级级联LDPC编码调制方案提高了0.9dB的NCG。在BER为10-7时比基于16-QAM调制的RS(255，239)与LDPC(4664，4080)级联方案提高了0.84dB，比ITU-T G.975.1标准中码率相近的开销约为25％的正交级联BCH方案提高了1.2dB的NCG。