极化码（Polar Codes）由于其信道容量可达特性在过去的十年中吸引了大量学者的目光,凭借其规则的编码结构、明确的构造方法和低复杂度的译码算法,现已被5G标准选做控制信道编码,有着广泛的应用前景。但在极化码的实用化过程中,仍面临着中短码长条件下纠错性能欠佳、译码延时较长、吞吐率较低等问题有待解决。本文正是针对这些问题展开研究,依照改进译码算法提升纠错性能,并行化计算提高吞吐率,共享硬件资源提高面积效率的研究思路,取得了以下几个方面的研究成果:1.针对串行消除译码算法中的错误传播现象,本文在对现有级联编码算法研究的基础上,提出了只对部分关键信息位进行外码保护的级联方式。该算法中通过迭代计算的方式构建保护关键集,在满足整体码率要求的条件下,尽可能的减少由于级联而导致的内码码率增加,进而提高级联编码的纠错性能。在相应的译码器设计中,内码极化码采用并行译码设计,多个并行的译码核心共用部分相同的控制单元和存储单元,外码选用具有相同码率和纠错性能的BCH码,从而可通过查找表译码的方式对BCH码进行快速译码。实验结果表明,该译码器设计在降低译码延时的同时,取得了面积效率的提升。2.针对现有比特翻转译码算法纠多位错误能力有限的问题,本文在对路径度量值大小与比特翻转有效性之间的关联性进行研究的基础上,提出了路径度量值辅助的多比特动态翻转译码算法。在该算法中,翻转列表的建立既要考虑先前译码路径的度量值大小,又要在子集内部依据翻转度量值进行排序,依此构建的翻转列表可有效提高翻转的正确率,进而在提高译码性能的同时减少译码尝试次数,缩短译码延时。在其相应译码器设计中,由于多个译码尝试之间不存在数据依赖关系,因而多个译码尝试可依据各自的译码指令并行译码,共享译码计算单元。仿真结果表明,该算法在缩短译码延时的同时,实现了整体译码效率的提升。3.针对比特翻转译码算法译码延时不确定的问题,本文提出了将翻转译码与列表译码相结合的混合译码算法。在该算法中,将列表译码过程看作是并行的多位翻转译码过程,将路径度量值作为先前信息位翻转有效性的反馈,不同于传统的SCL译码算法,在信息位的路径扩展中,将首先依据路径度量值进行译码路径的裁剪,再进行路径的翻转扩展。与此同时,翻转集合依据各子信道的统计错误概率进行构建,为缩小翻转集合大小,本文采用了极化速率更高的卷积极化码。仿真结果表明,该算法在确保译码延时固定的同时,取得了纠错性能的提升。4.针对现有SC与SCL混合译码器中计算单元利用率低的问题,本文提出了基于译码指令的混合多核并行译码器设计。在该译码器中,多个译码核心可并行工作,译码核心既可独立执行SC译码算法,又可合并起来共同执行SCL译码。各译码核心依据各自的译码指令进行译码计算,并共用同一计算阵列。译码器中通过采用输入缓存设计,实现了对恒定接收速率的支持,并针对指令译码流程对译码器中的其他模块进行了相应改进。此外,通过构建链路级仿真平台,对译码器中各模块的设计参数进行了优化。实验结果表明,该译码器在提高计算单元利用率的同时,相对于现有混合译码器实现取得了整体面积效率的提升。