新一代大容量、高可靠无线通信中,信道编码和协作传输技术十分重要。针对现代无线通信信道状况复杂,通信质量较差等问题,本文主要开展了极化编码协作技术研究。首先,介绍了现代无线通信背景和极化码及协作通信研究现状。随后,概述了极化码编译码原理,并针对高斯信道提出了一种信息位结点似然比方差的蒙特卡洛极化码构造方法。此外,还研究了中继系统协作协议和中继选择策略:联合极化编码协作通信。全文研究内容和贡献如下:1.研究了高斯信道下极化码的构造方法。针对现有蒙特卡洛构造需大量模拟信息传输,而导致复杂度过大、实时性弱等问题,提出了一种基于误码率(BER)的蒙特卡洛构造方案。首先,在模拟信道传输时,仅发送全零信息比特序列,省去了编码操作。其次,用每个子信道BER来代替巴氏参数估计子信道可靠性,去除了大量递归运算,极大降低了复杂度。仿真表明:当BER为10-4时,所提方案相比模拟BEC构造、高斯近似构造等方案分别有0.7d B和0.6d B性能增益。相对现有蒙特卡洛构造法,当BER为10-4时,所提算法又有约0.25d B性能增益,且复杂度也得以降低;2.为了满足单中继协作低时延,高性能等要求,通过改进目的节点极化译码,提出了一种基于信息比特结点似然比方差的置信传播(BP)译码方案。在目的节点,每次迭代时监控信息比特结点似然比状态,对那些可信度较大结点停止更新。同时,设置了提前停止迭代机制,当迭代后所有信息比特结点可信度都较大时,直接停止迭代并译码判决。另外,联合极化编码选择译码转发(SDF)中继协作,中继结点译码后,使用循环冗余校验(CRC)来选择译码转发。仿真表明:在BER为310-时,与低密度奇偶校验(LDPC)编码协作相比,所提协作方案可获得约0.8 d B信道增益,且复杂度相对较低;3.针对多中继协作信道复杂多变等情形,提出了基于编码信道状态信息的码率可变极化编码方案。其根据编码信道状态信息,重新选取信息位。此外,为了达到频谱效率和分集增益相均衡的目的,还提出了一种最优中继选择译码转发协议。通过一个中央判决单元,先选出能译码成功的中继节点,再选择一个最好信道状态的最佳中继,并根据其信道增益与源-目的链路的信道增益比值来决定是否协作传输。仿真表明:在BER为-310时,所提码率可变极化编码方案相比于原高斯估计方案有0.4d B性能增益。所提最优中继选择译码转发方案,相对现有极化译码转发、及极化码编码协作(NPCC)方案则分别约有1.3d B、0.8d B性能增益。本文所研究的极化编码协作传输优化了Polar编译码,改善了协作传输性能。而且,所提方案因性能好,复杂度低,计算时延小等优势,非常适合新一代5G物联网等通信传输应用。