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极化码(Polar codes)是一种基于信道极化理论的编码技术,因其从理论上被证明可以达到香农限,且具有明确的结构和较低的编译码复杂度,该编码技术成为目前通信领域的研究热点。信道极化就是将N个相同且独立的二进制离散无记忆信道转化成N个极化信道的一系列操作,其主要步骤是信道合并与信道分离。自2009年E.Arikan系统地提出极化码编码技术以来,极化码受到了各国学者的普遍关注,并在通信领域得到了初步应用。虽然理论上证明了极化码可以达到香农限,但是对于中短码长的极化码,其性能不如低密度奇偶校验码,因此对极化码的深入研究很有必要。本文主要针对二进制删除信道(Binary Erasure Channel,BEC)和加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道下极化码的构造方法和译码算法进行了系统研究。本文的主要内容概括如下:1.概述了在信道极化的合并与分离中信道容量的变化过程,阐述了使用生成矩阵实现极化码编码的流程,并分析了极化码编码的复杂度。2.针对BEC和AWGN信道,深入研究了极化码的BEC构造方法、蒙特卡洛构造方法和高斯近似构造方法,给出了改进的高斯近似构造方法以及这几种构造方法的仿真实验。仿真结果表明,对于码长较长的极化码,与高斯近似构造方法相比,改进的高斯近似构造方法具有更好的性能。3.在深入分析极化码串行抵消(Successive Cancellation,SC)译码算法和置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法的基础上,对极化码的软信息抵消(Soft Cancellation,SCAN)译码算法进行研究,并给出了这几种译码算法的仿真实验。仿真结果表明,与BP译码算法相比,SCAN译码算法具有更快的收敛速度,并且以较少的迭代次数获得更好的译码性能;与SC译码算法相比,SCAN译码算法同样具有更好的译码性能。