LDPC码因其具有优异的性能和巨大的应用潜力，已引起世界各国学术界和IT业界的高度重视，成为当今信道编码领域最瞩目的研究热点。针对各种不同的信道类型和应用环境，通过LDPC码码结构的优化设计，可以获得性能尽可能好的LDPC码，如根据AWGN信道优化设计后的次数分布对构造出的LDPC码可以更接近该信道的Shannon限。LDPC码结构设计的研究对于提高码的性能和进一步推动LDPC码的实际应用有着重要的意义。 各种不同类型的信道和应用环境下的码结构设计优化，或者某个信道类型及应用环境下采用各种不同的码结构设计优化方法，是LDPC码研究中的热点。本论文从LDPC码结构设计的两个主要研究方向即随机构造方法和代数构造方法入手，分别就Rice信道下的LDPC码性能分析和结构优化设计，基于EXIT图的LDPC码结构优化设计及改进，用于Turbo均衡的LDPC码结构优化设计和性能分析，QCLDPC码的代数方法优化设计四个方面进行了研究。 论文深入研究了Rice信道下LDPC码的性能分析及码结构的优化设计。提出了采用基于offsetBP-Based译码算法的DDE分析结合差分进化技术的非正则LDPC码的优化方法。LDPC码译码消息的先验密度是DDE分析的关键之一，它体现了译码算法和信道的特点，因此首先给出并分析了Rice信道两参数σ和γ改变时的先验密度曲线；接着以(3，6)、(4，8)正则码为例研究了采用BP译码算法，BP-Based译码算法和offsetBP-Based算法时的离散密度演进(DDE)，得到了噪声门限，探讨了量化位数q和步长△对门限的影响，结果表明BP译码算法的DDE分析得到的门限值是最优的(距离Shannon限最近)；这也从门限的角度说明了offsetBP-Based译码算法在几乎不增加计算复杂度的前提下，性能确实优于BP-Based算法；进一步地采用所提方法得到了Rice信道下非正则LDPC码的优化次数分布对，及相应的噪声门限。论文还以优化得到的LDPC码为基础，根据译码迭代次数与误比特率变化的关系对译码“粘滞点”进行了研究，对于它的研究有助于进一步深入分析译码性能及改进译码算法，在次数分布对的优化方案中，可以采用接近这些粘滞点的“临界点”来寻找次数分布对的最理想改变；另外还考察了LDPC码不同阶次节点的迭代收敛情况，仿真结果表明，高阶节点的译码收敛速度明显高于低阶节点，据此可以确定各阶节点中止迭代的次数阈值，在粘滞点分析的基础上提出了译码算法的两种改进思路。 用基于EXIT图的方法作码结构优化和性能分析时，Brink方法的缺点在于不能进行次数分布对的自动搜索，只能依靠不断尝试，观察VND和CND的EXIT曲线是否最为靠近和匹配来得出相应的优化结果，因而不够实用。论文就Brink方法不能自动搜索的不足，提出了一种基于EXIT曲线匹配的改进优化算法，DE-EXIT算法，该算法构造了衡量EXIT曲线匹配程度的代价函数，利用差分进化技术由初始的矢量集开始，迭代更新集合中的每一个矢量，直至监督矢量发现最优的代价函数值，算法不仅可以在给定码率的情况下寻找最小的噪声门限值(dB)及对应的优化次数分布对；还可以在给定信道信噪比的情况下搜索最大的可能码率及对应的优化次数分布对，仿真结果表明，提出的优化算法在码结构优化方面有着很好的性能，并且可以用于不同情况下的结构优化。 论文将基于EXIT图的优化MIMO信道LDPC码的思想推广到用于Turbo均衡的LDPC码性能分析及码结构设计优化中。首先提出了基于互信息的接收机具体分析模型，接着分别推导给出了接收机分析模型中两个单元的EXIT曲线：线性MMSE均衡器和VND的联合EXIT曲线，CND的EXIT曲线的详细计算步骤。进一步以获得的EXIT曲线为基础，提出了用于Turbo均衡的LDPC码的码结构优化算法，EQVAC-EXIT算法，算法能够自动地进行码集噪声门限值计算及优化次数分布对的搜索。数值仿真结果表明，(3，6)正则码及优化得到的非正则码的噪声门限值距离Narayanan的结果仅相差0.03dB左右，优化得到的边的次数分布及节点的次数分布与Narayanan的结果相比也很接近。 准循环LDPC码由于能够采用移位寄存器进行线性时间的编码，有着很好的应用前景，准循环LDPC码的构造中使得校验矩阵拥有尽可能好的girth分布对于改善码的性能有着重要的意义。论文提出了一种准循环LDPC码的设计方法。首先给出了准循环LDPC码移位参数矩阵的girth检测算法：分析总结了固定生成函数的准循环LDPC码的几种形式：进一步以差分进化的数值优化技术为基础，将其用于准循环LDPC码移位参数矩阵的优化中，提出了构造准循环LDPC码的GirthOpt-DE算法，优化以获得好的girth分布为目标；接着分别用Hu的ANC方法和Fossorier的查表法对于获得的码的最小距离进行了比较和评价，最后给出了BER性能的仿真曲线。仿真的结果表明，本文方法得到的准循环LDPC码要优于固定生成函数的准循坏LDPC码，并且使用上更为灵活，可以得到指定码长，码率及尽可能好的girth分布的准循环LDPC码。