近来,第五代移动通信技术(5G)成为了全球的研究热点,信道编码技术是无线通信领域的核心技术之一,其性能直接关系到网络覆盖率和用户传输速率的提高。混合自动请求重传(Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ)是一种将前向纠错(Forward Error Correction,FEC)与ARQ协议结合起来以实现可靠通信的技术,是一种常用的提高系统吞吐率的链路自适应传输方法,经常用于对时延不敏感的时变信道中。相比于固定码率的极化码,用于HARQ传输系统的极化码要求码率兼容,即编码码率可以通过改变码长进行灵活的配置,发送的比特可以随期望码率而灵活的选取。Ankan教授提出的极化码的码长需要满足2的整数次幂的条件,这对极化码在实现码长、码率兼容方面带来了严峻的挑战。但是极化码要想成为5G数据信道的编码方案,就一定要解决数据重传的问题。因此,研究如何利用极化码本身的特性,更好的设计HARQ传输系统具有重要研究意义和应用价值。本文以极化码HARQ系统为主要研究点,探究极化码本身的特性并将极化码用于HARQ传输系统,相关研究内容概括如下。本文第三章提出了一种基于等效凿孔模式的Polar-HARQ传输方案。当HARQ-CC采用凿孔极化码进行信息传输时,由于HARQ-CC每次都重传具有相同凿孔模式的码字,使得软信息合并时处于被凿孔位置上的码字的对数似然值始终为零,每次译码都相当于是在对一个不完整的极化码进行译码,降低了系统吞吐率。针对这一问题,本文首先根据极化码的特点,提出了等效凿孔模式的概念。并将等效凿孔模式运用于HARQ传输系统中,提出了基于等效凿孔模式的Polar-HARQ传输方案。该方案重传的码字与初传码字具有等效性和互补性,随着重传次数的增加,初传码字在软信息合并译码时将被“补齐”成完整的极化码,可以弥补凿孔带来的性能损失。通过仿真分析发现当传输采用的凿孔极化码的凿孔比例较大时,该方案第二次传输和第三次传输相比于HARQ-CC传输方案具有0.6dB的误码率增益。在SNR为-2.5dB所提的Polar-HARQ传输方案相比于HARQ-CC方案的吞吐率可以提高7.5%。本文第四章提出了改进型扩展生成矩阵Polar-HARQ传输方案。原有的扩展生成矩阵Polar-HARQ传输方案每次重传均只传输之前传输中出错的信息比特,而未传输新的信息比特。当真实传输的物理信道的信噪比相对来说比较高的情况下,采用该方案设计的等效极化码码率下降的幅度过大,会导致产生过多的冗余比特,造成吞吐率的降低。针对这一问题,我们提出了改进型扩展生成矩阵Polar-HARQ传输方案。新提出的方案通过将之前传输中出错的消息和一些新的消息进行联合编码,并合理控制等效极化码码率下降的幅度,使得在高信噪比情况下传输的实际码率更接近于信道容量。该方案所传输的冗余比特较少,具有更高的吞吐率。仿真结果表明在高信噪比下,改进型扩展生成矩阵Polar-HARQ传输方案的吞吐率性能要优于现有的扩展生成矩阵Polar-HARQ传输方案。在SNR为1dB的情况下具有17%的吞吐率增益。本文最后提出了 Polar-LT联合的数据包编码方案。该方案的提出主要是为了解决5G中超可靠低时延通信(Ultra-reliable and Low Latency Communication,URLLC)通信场景下的数据传输问题,该场景对数据的传输时延和可靠传输提出了更为严格的要求。虽然长码可以获得较大的编码增益,具有更低的误码率,但是长码具有较大的传输时延以及较大的译码复杂度,无法满足URLLC低时延的要求。而短码虽然具有较低的传输时延和较低的译码复杂度,但是其误码率性能不如长码,无法满足URLLC可靠传输的要求。针对上述现象,我们提出了极化码和LT码联合的数据包编码方案,利用LT编码在不同极化码短码之间引入一定的校验关系,实现能通过发送一个冗余数据包来纠正多个数据包中的传输错误,在提高编码增益的同时降低传输时延。