近年来,超清视频直播、虚拟现实、增强现实、无人驾驶等新兴业务萌芽与发展,越来越多的业务向移动互联网深度渗透,对移动通信技术提出了更严苛的需求和挑战。2015年,ITU正式定义了 5G移动通信技术的三类主要应用场景:eMBB、mMTC和uRLLC。不同场景有着不同性能要求:eMBB要求高传输效率、高频谱效率、特大的通信容量;mMTC要求海量连接、超低能耗;uRLLC要求超短时延、超高可靠。从这些要求来看,现有的信道编解码方案已难以满足需求,而喷泉码作为一种应用层的纠错机制在这种新形式下具有巨大的研究价值和应用潜力。基于此,本文主要面向5G应用场景对喷泉码的编解码技术、实现方案以及应用进行研究。首先,论文详细研究两种主要喷泉码——LT码和Raptor码。论文阐述了 LT码的编码过程以及相应的BP和ML译码算法,并给出了常用度分布函数。论文分析了 LT码的编译码复杂度以及LT码在不同长度或不同译码算法下的性能。论文介绍了系统Raptor码的编解码原理以及基于GE的失活译码算法。论文详细研究了 IETF RFC 5053协议规范的R10 Raptor码和IETF RFC 6330协议规范的RaptorQ码,并探究了码长和信道删除概率对系统Raptor码性能的影响。其次,论文针对5G的mMTC场景研究分布式喷泉码和带反馈的喷泉码技术。论文介绍了多信源多路中继网络的系统模型以及应用在其上的分布式LT(DLT)码,详细介绍了 DLT码的度分布函数、编码方案和中继处理规则,并分析了多个信源场景DLT码性能。论文介绍了转移LT(SLT)码的度分布函数转移方法,并用反馈译码开销衡量SLT码的性能。论文给出了一种带反馈的分布式LT码编码方案,通过数学推导得到了其度分布确定算法,通过仿真验证了其优异性能。然后,论文针对5G的eMBB场景研究物理层和应用层联合编码技术。论文介绍了移动通信系统信道编解码模块中的CRC、码块分割、速率匹配、HARQ等技术以及4G LTE的Turbo编码器和5G的LDPC编码器。论文给出了具体的跨层级联编码方案,包括Turbo-Raptor方案和LDPC-Raptor方案,并针对不同内外码的码率组合进行了组合优化。论文通过仿真客观比较了传统方案与不同跨层联合编码方案的性能。最后,论文针对于5G的重要补充部分——可见光通信(VLC),设计并实现了多色VLC系统Raptor码应用软件。论文介绍了 VLC实现原理,给出了多色DCO-OFDM VLC系统的数学模型,并在考虑照明质量和功率约束的条件下,对多色光传输中的Raptor码编码方案进行了深入的研究和性能仿真。论文详细阐述了 Raptor码应用软件核心功能的设计,包括架构、协议、并发、Raptor码结构等内容。论文实现了软件并将软件与多色VLC系统实验平台联调测试。