Polar码是由E.Arikan在2009年提出的一种新型信道编码技术,也是首个从理论上被严格证明能够达到任意二进制输入离散无记忆对称信道(BI-DMC)容量的纠错码。Polar码具有优秀的译码性能和较低的编译码复杂度,在2016年被3GPP采纳为5G控制信道上下行链路的信道编码标准。但是,由于Polar码受编码构造原理限制,码长只能是2的幂次方,不能很好地适应信道状况和系统资源对编码参数在灵活性方面的要求,因此在应用时需要引入速率适配技术。本文对Polar码的速率适配理论和技术进行研究,主要的研究工作与创新点包括以下几方面:1.研究和分析了Polar码的编码及译码原理。在编码方面,对Polar码的信道极化理论和常用的构造方法进行了分析,并通过实验例子和具体数据分析了信道极化的现象和编码步骤;在译码方面,对串行抵消(SC)译码、串行抵消列表(SCL)译码算法及其加入了循环冗余校验的CA-SCL译码算法进行了研究;2.分析了5G中增强移动宽带(eMBB)场景下Polar码的编码方案,并对Polar码的速率适配技术进行研究,包括重复(Repetition)、凿孔(Puncture)、缩短(Shorten)等三种速率适配方案和应用场景。在此基础上,重点研究了基于凿孔的速率适配原理及其三种经典的速率适配算法;3.基于凿孔方案,从分层结构角度提出一种基于周期性分层重排构造的凿孔设计算法,该算法能够方便地得到码长和码率灵活可调的速率兼容Polar码(RCPP);同时,算法在执行逐层分裂操作时对左右子图的凿孔位置数进行了设计,使得最终的凿孔图样具有均匀或准均匀凿孔(QUP)的分布特性,此外,算法通过精心的设计能够获得更加丰富的凿孔图样。仿真结果显示,本文提出的速率适配凿孔方案的误帧率(BLER)性能明显优于随机凿孔方案,相比于经典的QUP方案也具有约0.1～0.2d B的性能增益;4.在传统的缩短码技术基础上,本文提出一种基于高斯近似辅助筛选凿孔位的缩短速率适配算法,可方便得到速率兼容Polar码。根据缩短码的约束条件,结合高斯近似技术,筛选出满足条件的凿孔位,并添加到冻结集中,从而得到更加优化的冻结集合。仿真结果表明,本文提出的缩短速率适配方案在误比特率(BER)性能上相比于传统缩短方案能获得约0.1d B的性能增益;相比于准均匀凿孔(QUP)方案能获得约0.25～0.4d B的性能增益。