极化码是Arikan提出的一种数学可证明的可以取得香农容量限的纠错编码,拥有出色的纠错能力。同时,极化码拥有较低的编译码复杂度,码长为N的极化码在采用串行抵消（Successive Cancelation,SC）译码算法时,编译码复杂度仅为O（NlogN）。针对极化码在实际应用中存在问题,本文从极化码的编码原理上切入,从速率匹配和终止极化方面对极化码进行了优化。首先,本文系统地介绍了极化码的基础知识,主要分为三个部分。第一部分是信道极化原理,给出了信道合并和信道拆分的递归公式,并说明了极化码的生成步骤。第二部分介绍了几种常见的极化码信息位的选择方法,并对这些方法的适用范围和优缺点进行了阐述和比较。第三部分给出了几种主流的极化码译码方法,并且比较了它们在复杂度、译码时延和纠错性能方面的差别。编码方式决定了原始极化码的码长和码率不够灵活,需要通过凿孔来构造码长可变、速率匹配的极化码。本文设计了一种分段凿孔方法来构造速率匹配的极化码。引入矩阵极化率来衡量凿孔对极化码纠错性能的影响,选择矩阵极化率最大的码字作为最佳凿孔模式。对极化码的码字进行分段,有效减小了最佳凿孔模式的搜索运算量,使穷举搜索最佳凿孔模式成为可能。经过仿真验证,相比传统的凿孔极化码,本文的分段凿孔极化码在10^-3误码率时能获得约0.7dB的性能增益,有效地提升了速率匹配极化码的译码性能。从译码方式角度进行的优化通常难以兼顾复杂度与纠错性能,终止极化码从极化过程和编码的角度进行优化,能从根本上降低编译码的复杂度,且不会造成纠错性能的损失。原始终止极化码基于2×2生成矩阵,由于3×3生成矩阵拥有比2×2生成矩阵更低的编译码复杂度,因此将3×3生成矩阵应用到终止极化码中能进一步提升终止极化码的性能。首先证明了基于3×3生成矩阵的终止极化码拥有比对应的传统极化码更低的误帧率,也就是说,终止极化并不会造成纠错性能的损失。接着分析了不同3×3生成矩阵在无限码长、有限码长下的复杂度减少比例理论上下界,然后对不同生成矩阵终止极化码的复杂度减少比例和纠错性能进行了仿真分析,结果表明,不同3×3生成矩阵适合于不同码字极化情况和信道情况,基于3×3生成矩阵的终止极化码最多可以减小85.7%的编译码复杂度,且纠错性能更好。