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全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)能够提供导航、定位和授时等服务,是现代化生活中不可或缺的一部分。GNSS在进行高空通信时往往会受到衰落和噪声等诸多因素的干扰,因此需要采用高性能的信道编码技术来保证卫星通信时的可靠性。极化码是第一种被证明可以达到香农限的信道编码,且具有较低的编译码复杂度,极化码一经提出便引起了国内外学者的广泛关注。但是,极化码的应用化研究并不成熟,故在对极化码的原理及编译码算法进行研究以后,本文设计了两种改进的译码算法,并将极化码应用于GPS-L1C信号中,初步探索了极化码应用于GNSS的可能性。本文的主要研究工作如下:首先,针对极化码连续消除列表(Successive Cancellation List,SCL)译码算法的高时延问题,提出了基于对数似然比的多比特SCL(Multi-bit SCL,MSCL)译码算法。该算法利用长为M×(i-1)的路径度量值来直接计算得到长为M×i的路径度量值,其中i?[1,N/M],N和M分别是极化码码长和多比特数。MSCL译码算法通过对路径度量值的判断来同时译出多个码字比特,在不损失译码性能的前提下,将译码时延由3N-2个时钟降为4N/M-2个时钟。由于MSCL译码算法在进行候选路径扩展时删去了对冻结比特判断不正确的路径,相比于现有的多比特SCL译码算法,当M(28)8,极化码码率为0.1~0.9时,MSCL译码算法可以减少94%~58%的路径度量值计算次数。然后,针对极化码循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)辅助的SCL(CRC-Aided SCL,CA-SCL)译码算法的高时延以及较多的空间存储问题,提出了分段CRC辅助的MSCL(Segmented CRC-Aided MSCL,SCA-MSCL)译码算法,该算法要求在编码时对信息比特进行相应的分段。SCA-MSCL译码算法可以借助多个CRC判决来选择每一段中最符合条件的一条路径输出,同时只保存该路径的估计值供后一段译码使用。相比于CA-SCL译码算法,SCA-MSCL译码算法至少可以降低21%的存储空间和84%的译码时延。最后,针对GNSS在高空通信时易受干扰的问题,提出了基于莱斯信道下删余极化码的卫星导航信道编译码方法。以GPS-L1C信号为例,通过分析GPS-L1C信号帧格式,发现其子帧存在CRC校验码,并且子帧2和子帧3存在错误的不对等性。在不增加冗余的情况下,采用CRC辅助的MSCL(CRC-Aided MSCL,CA-MSCL)译码算法,并对子帧3存在的不同页采用码率自适应的不等错误保护的方法。通过仿真实验发现,子帧3的出错概率接近于子帧2,在信号误码率方面,相比于GPS-L1C信号采用的低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码,删余极化码可以获得1.1~1.5 dB的增益。