在无线通信中,由于信道噪声的影响导致信息无法正确的进行传输。因此,为了实现高质量的通信,信息在传输前有必要选择可靠的编码方案进行编码。极化码作为现有编码方案中唯一可以达到香农极限的“好码”,它的提出引起了学术界的广泛关注。并且,在2016年极化码被确定为5G增强移动宽带场景的控制信道编码方案。然而从实际应用出发,极化码码长较短时,存在较多极化不完全的比特信道,导致译码性能不理想。因此,提升极化码在短码长下译码性能的同时设计译码器的硬件实现方案,对实现极化码的大规模应用具有重要意义。本文从提升极化码在短码长下译码性能的角度出发,对主流的译码算法进行研究。针对分阶统计译码（Order Statistical Decoding,OSD）算法存在的不足提出了改进方案,并完成了改进算法的译码器结构设计及硬件仿真。本文的研究内容及取得的成果如下:本文首先从信道极化原理、编码原理以及主流译码算法原理三方面对极化码的基础知识进行了介绍。信道极化方面,主要描述了信道组合和信道分裂的基本原理,并对信道极化现象进行了模拟仿真。编码方面,主要介绍了生成矩阵的构造和信道可靠性的估计算法。译码方面,阐述了串行消除（Successive Cancellation,SC）算法、列表相消（Successive Cancellation List,SCL）算法和置信传播（Belief Propagation,BP）算法,并通过模拟仿真验证了短码长下它们的译码性能。但其结果表明,这三种译码算法在短码长条件下的译码性能并不理想。因此,本文选择将更适合短码的OSD算法作为研究对象。接着详细阐述了OSD译码算法的主要译码步骤,并分析了该算法的优势和不足。由于现有OSD译码算法仅考虑了可靠性最高的信息集,却忽略了接收序列中其它的可靠信息。基于这一考虑,提出了基于多偏差的分段循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check,CRC）辅助OSD译码。为了验证改进算法的译码性能,将改进算法和上述其它算法的译码性能进行了分析比较。结果表明,其它几种主流译码算法在短码长条件下的译码性能都明显逊色于改进算法。除此之外,对其它影响改进算法译码性能的因素进行了分析,如最大迭代次数、偏差幅度和分段方案。论文最后根据改进算法的原理对译码器的硬件结构进行了设计,并对译码器的总体结构设计方案和主要子模块的实现作了详细的阐述,其中主要模块包括偏差值生成模块、排序模块、高斯消元模块、控制模块和CRC校验模块等。使用ModelSim软件对译码器的功能和时序进行了仿真验证,结果显示符合设计需求。最后使用功耗测量工具对译码器的功耗进行了测试,并进一步分析了译码器的逻辑资源消耗情况和功耗。