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Polar码是Arikan提出的一种信道编码,基于信道极化理论,现已被证明能够达到二进制离散无记忆信道的信道容量,且具有较低的编、译码复杂度。现常用译码算法包括串行抵消(Successive Cancellation,SC)算法、串行抵消列表(Successive Cancellation List,SCL)算法和迭代算法(如置信传播(Belief-propogation,BP)算法和软抵消(Soft Cancellation,SCAN)算法)。论文针对现有极化码译码算法中的不足进行改进,具有重要的理论意义和参考价值,其主要工作和创新点如下:(1)量化比特数对SC译码器中信道对数似然比(log-likelihood-ratio,LLR)存储和内部LLR存储占用具有重要影响。论文提出二进制输入高斯白噪声信道下基于整数操作的SC最小和译码算法,将信道输出值经过均匀量化后用8比特整数表示,作为SC译码器的输入,使用最小和更新规则,更新过程不需要量化。仿真结果表明:当信噪比小于4dB时,所提出的译码算法与基于浮点数运算的SC译码算法性能几乎相同,由于量化操作不需要查找表,有效地降低了存储需求。(2)极化码译码算法的校验更新称为框加(Box-Plus)操作,涉及双曲函数和反双曲函数,降低高计算复杂度的方法包括减少框加操作的次数或采用低计算复杂度的校验函数来代替框加操作。论文提出基于分段折线校验更新的SC译码算法,采用仅使用加法和乘法的分段折线代替SC译码框加操作的复杂函数,有效地降低了SC译码算法计算复杂度,有效地降低了SC译码算法计算复杂度。仿真结果表明:当信噪比在1-3dB时,基于分段折线校验更新的SC译码算法性能与SC译码算法基本相当;当信噪比大于3dB时,译码性能有所下降。(3)极化码可看成分量码的级联,通过对特殊分量码的直接译码,可降低SC译码算法的时间复杂度。论文提出在快速简化SC(Fast Simplified SC,Fast-SSC)译码树上对R-other节点进行冻结位校验(Frozen-bit Check,FC)的低时延方法,称为Fast-ISSC算法。首先在SC译码树上离线识别出特殊分量码,形成快速SSC修剪树;译码时,如果是特殊分量码,则直接译码;满足冻结位校验的非特殊分量码(R-other节点)将在线转换为R-1分量码。仿真结果表明,Fast-ISSC译码算法的误帧率与SC算法一致,比现有低时延SC算法译码时延更低。(4)针对循环冗余校验辅助串行抵消列表(Cyclic Redundancy Check Aided Successive Cancellation List,CA-SCL)译码算法复杂度高的问题,论文首先提出基于R-1节点并行处理的低复杂度系统极化码CA-SCL译码算法(简称SPC-LC-CA-SCL算法),其R-1节点根据并行处理门限选择不同更新规则;在此基础上,提出基于修剪技术的CA-SCL算法(简称R1-FC-CA-SCL算法),通过修剪SC译码树和列表路径数,获得低时延和低计算复杂度的CA-SCL算法。对(1024,512)极化码仿真结果表明:与系统极化码下的CA-SCL算法相比,当SPC-LC-CA-SCL在R-1节点并行处理的门限值设为64时,它们的译码性能几乎相同,但SPC-LC-CA-SCL译码算法时延减少了6.35%。R1-FC-CA-SCL算法的性能接近CA-SCL算法,显著降低了译码时延,且在已知信道状态信息的二进制输入瑞利衰落信道中,R1-FC-CA-SCL算法性能随列表数增加明显改善。(5)BP译码算法的迭代次数对时间复杂度具有重要影响。论文提出基于循环冗余校验的BP算法早期终止准则(称为BP-CRC),当BP算法迭代次数大于设定门限后,如果信源估计值符合CRC校验,提前终止迭代过程。仿真结果表明:对于二进制输入高斯信道下的(1024,512)极化码,BP-CRC算法和BP算法译码性能基本一致,且平均迭代次数降低;随着信噪比的增大,平均迭代次数减小更加显著。(6)SCAN迭代算法由于SC串行调度带来了高译码时延。论文提出改进的快速简化串行软抵消(Improved Fast-SSC SCAN,I-FS-SCAN)译码算法,其特殊分量码和满足条件冻结位校验的R-other节点可以直接更新软信息输出。在已知信道边信息的二进制输入瑞利衰落信道下,I-FS-SCAN算法译码性能与SC算法接近,最大迭代次数的增加对性能影响小,时变衰落降低了条件冻结位校验的效果。