2019年,5G技术已经正式商用,国内外各种构建可覆盖全国甚至全球的卫星通信网的计划不断实施并完善,为了满足人们生产生活的各项需求,实现“空天地一体化”,数以万计的卫星将被送入太空。支持大规模设备互联,提高系统容量,高速率传输数据,减少时延,节约能源都是对卫星通信系统提出的新要求。信道编码作为卫星通信系统中的必备模块,能大大提升其传输性能。5G规范中明确规定,3GPP标准中采用极化码为5G系统中增强型移动带宽(e MMB)中控制信道的编码方案。随着5G技术的不断深化,极化码的优势不断增强,虽然如今在卫星传输标准中使用的仍以LDPC码为主,但极化码作为信道编码中的新秀,势必会广泛应用于各种与5G相关的场景中。本文就是以Lutz卫星信道模型作为切入点,研究极化码在卫星通信中的应用。本文首先讲解了极化码的信道极化现象,编码的原理和过程,介绍了串行抵消(SC)、连续消除列表(SCL)和置信传播(BP)这3种译码算法。简述了LDPC码的相关知识。然后介绍了卫星通信中的衰落影响、多普勒频移、马尔科夫(Markov)链与状态转移和自适应编码调制(ACM)的理论知识,并建立了Lutz信道的数学模型,经过QPSK调制解调得到仿真结果。最后将二者结合起来,依据卫星传输标准ABS-S,分别构造了完整的Lutz模型下“好状态”时的莱斯信道和“坏状态”的瑞利-对数正态联合信道的极化码传输系统,并仿真出系统性能曲线图。此次研究的主要贡献如下:一是改进了构造方法中的信道退化法,这种方法原来只适用于AWGN信道,不能直接用于其他信道,为了能在Lutz模型中应用,我使用了一种类高斯化的方法,重新表示了莱斯信道和瑞利-对数正态联合信道的方差,用它们替代原计算中的高斯方差,经过实验,效果良好。二是使用蒙特卡罗法构造Lutz模型下的极化码。经过了十万级次的实验,在8量化区间下统计,分别得到了莱斯信道和瑞利-对数正态联合信道的转移概率的近似值,生成了不同信噪比(SNR)下冻结比特的索引集文件。三是得到了莱斯信道和瑞利-对数正态联合信道下各个信道初始似然比的计算方法,把信道对输入信号的影响表示为乘性因子,通过求取不同信道下乘性因子的均值,计算出各信道中将输出值判为0和1概率,求出对应的对数似然比,经过递归迭代,完成CA-SCL译码。配合用蒙特卡罗法生成的冻结比特文件,使用Visual Stdio 2013编写程序,实现从信号生成、编码、译码的完整系统,并得到系统的性能仿真。通过与LDPC码对比,极化码没有错误平层现象,在某些情况下优于LDPC码,极化码在卫星通信中的应用有巨大的现实意义。