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极化码(Polar Codes)是现今被证明能够达到香农极限的纠错码,相比于LDPC码(Low-Density Parity-Check Code)和Turbo码,它具有较低的计算复杂度和更加优异的编译码性能。自从2008年被土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授首次提出,极化码具有的线性编译码性能吸引了很多信道编码领域专家的关注。目前,正在推进的5G通信标准中已经确定由极化码作为增强移动宽带场景的控制信道编码方案。相信在未来,极化码的应用将会涉及到更广泛的领域。极化码的构造基于信道极化现象,相应地它的编译码算法也是对应于信道极化的两个不同的步骤。在2011年,Arikan提出的系统极化码(Systematic Polar Codes,SPC)在相同的调制方式和信道条件下与非系统极化码(Non-Systematic Polar Codes,NSPC)相比具有更低的误码率。本文在研究系统极化码编码算法的基础上,提出了一种新的优化编码算法(Optimized Encoding Algorithm,OEA)。OEA算法的提出是基于极化码生成矩阵的迭代特性和其特殊的下三角结构,从生成矩阵的角度对编码算法进行优化。同时在本文中也证明了生成矩阵的特性可以拓展到任意码长任意码率的情况。通过矩阵分割和变换得到的零矩阵就是在编码过程中可以省略的计算步骤。本文提出的优化算法可以将编码计算复杂度从O(N~3)降低到O(N~2),并且不会对误帧率与误码率产生影响。在码长为2048码率为0.5时,对系统极化码来说变换后的矩阵中可以完全表示的零元素的比例为58.5%。也就是说,在以后的硬件应用中可以节省至少一半的计算资源。目前,极化码的译码算法主要有SC(Successive Cancellation)译码算法和BP(Belief Propagation)译码算法两种。基于SC算法,分别对不同码长不同码率进行了仿真。仿真结果显示,码长越长码率越低,误码率越低,极化码的译码性能越好。本文以N(28)8为例,深入研究了SC译码算法在每个时钟周期的计算特点以及在每个时钟周期所用的计算单元类型。在研究SSC(Simplified Successive Cancellation)算法和SCL(Successive Cancellation List)算法的基础上,本文提出了一种低时延低复杂度的S-SCL(Simplified Successive Cancellation List)译码算法。在理论上证明,S-SCL算法既具有SSC算法的低计算时延也具有SCL算法的更加优异的译码性能。最后说明了极化码与LDPC码、Turbo码多模译码器的研究可行性。