针对极化码在中短码长时纠错性能的不足, 提出了一种基于错误集的极化码改进串行抵消列表(Successive Cancellation List of Polar Codes Based on Error Set, ES-SCL)译码算法。该算法首先根据极化码的信道特性构造错误集, 在极化码编码时根据错误集中的元素设置奇偶校验(Parity Check, PC)位, 其余位置则放置信息比特和冻结比特, 译码器在译码PC位时, 每条路径通过校验函数得到PC位的比特估计, 不执行路径分裂和剪枝, 其余位置则执行SCL译码。仿真结果表明, 在加性高斯白噪声信道下, 当码长为512, 码率为0.5, 误块率为10-5, 最大译码列表数为8时, 相较于PC-PSCL译码算法以及CA-SCL译码算法, 所提出的ES-SCL译码算法获得了约0.18和0.15dB的增益; 当码长为256, 码率为0.5, 误码率为10-5, 最大译码列表数为8时, 相较于CA-SCL, PC-PSCL译码算法, 获得了约0.3和0.35dB的增益; 此外, 采用部分比特分裂译码的ES-SCL译码算法可以在误块率与PC-PSCL译码算法几乎相同的情况下, 减少约50%的排序次数, 具有更低的译码复杂度。

基于发光二极管的水下可见光通信技术是一种照明通信两用的水下无线通信方式，有效解决了水声通信时延大、带宽小、能耗大等诸多缺点。由于海水中各种介质对光的传播造成衰减，降低了接收信噪比，影响通信质量。同时，海水铅直方向介质质量浓度随深度增加而变化，导致光传播吸收和散射系数不是恒定的，影响到纠错编码的参数设置。本文在Matlab平台上使用蒙特卡罗法对海水信道进行了建模仿真，并根据仿真信噪比设计并提出了一种基于极化码的纠错编码方案，以调整编码参数，保证不同信道环境下数据传输的可靠性。仿真结果表明，对于不同的接收信噪比，所提方案都能够调节编码码率以实现无误码传输。因此，所提方案能够根据实际的信道环境来调整编码参数，保证了通信过程的可靠性。

针对可见光通信正交频分复用系统中存在峰均功率比过高的问题，提出一种降低峰均功率比的改进Polar码方案，将峰均比增长指数和修正比特引入到Polar码编码过程中。该方案首先以离线的形式计算大量Polar码元的峰均比增长指数，以获取最佳的修正集参数，该过程通过蒙特卡罗仿真实现，其次在系统传输过程中，通过信噪比反馈信息进行信道匹配，以查表方式获取仿真过程得到的最佳修正集，最后将所属修正位进行比特翻转，以实现峰均比的降低。该方案可以使用Polar码的传统解码方案对信息和修正比特进行联合解码，因此不需要传输辅助信息，编解码过程复杂度并未增加。仿真结果表明，在码长为1024，子载波数目为256，选取修正位数为32时，本文所提方案在不影响解码复杂度情况下，峰均比减少了4.9 dB，对比同类型方案具有较小的误块率性能优势。

为了解决串行抵消(Successive Cancellation, SC)译码算法在中短码长情况下译码性能不佳的问题, 在SC译码算法的基础上增加路径列表和比特翻转方法得到一种改进的串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip, SCLF)译码算法。该算法利用比特翻转构建最不可靠的信息位集合, 称为翻转集合(Flipping Set, FS), 同时提出一种新的度量法则来缩小FS的范围、提高FS的准确率。仿真结果表明, 随着信噪比的增大, 所提出的SCLF译码算法误块率(Block Error Rate, BLER)有较大提升, 当BLER为10-3时, SCLF(码长N=256,列表大小L=8)译码算法的增益比SC(N=256)译码算法提升了0.55dB; 当BLER为10-4时, SCLF(N=256,L=8)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=8)译码算法提升了0.22dB; 当BLER为10-5时, SCLF(N=256,L=16)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=16)译码算法提升了0.17dB。

极化码是世界上唯一被证明香农门限可达的编码方案。由于连续消除(SC)译码的串行特性导致时延很高，于是置信传播(BP)译码因其具有更高的吞吐量而受到了更多关注。由于BP译码性能不如SC译码，于是将比特翻转（BF）译码应用于BP中。针对当前BP BF(BPF)译码中出现的翻转集构建不准确的问题，文章提出了一种新的误码率BPF译码算法用于构建翻转集，并提出了粗翻转集和精翻转集的概念。文章通过方差能够体现数据稳定性的特点构建了粗翻转集，再通过误码率的差值大小来缩小翻转集的范围，即精翻转集。研究结果表明，文章所提算法优于目前最优的BP、增强型BPF (EBPF)和对数似然比BPF(BPF-LLR)等译码算法，同时，该算法迭代次数相比其他翻转译码算法有明显降低。

针对目前在大气湍流信道中没有合适的极化码构造方法的问题，基于自由空间光通信系统,提出将高斯偏序应用于大气湍流信道的极化码序列构造中。描述了高斯偏序方法构造极化码的方法，在Matlab中使用蒙特卡洛仿真分析了σ■■=0.2的湍流信道下32条子信道的误码率情况和不同湍流强度下传输错误概率情况，并与高斯偏序方法构造的极化码序列进行对比。仿真结果表明：弱湍流信道下各子信道可靠性排序与使用高斯偏序方法构造的极化码序列基本一致，证明了自由空间光通信在弱湍流信道中可使用高斯偏序方法构造极化码序列。

针对极化码中现有基于均匀量化的串行抵消(SC)译码算法译码复杂度高的问题, 提出一种基于均匀量化的快速简化SC译码算法。该算法保留了原算法的整数型运算, 可节省大量存储空间并利于硬件实现, 再通过加入特殊结点的识别来降低算法的运算时间复杂度。仿真结果表明: 所提快速简化SC译码算法的时间复杂度较原算法降低了46.29%, 同时, 在误块率为10-5时, 译码性能较原算法仅相差0.1dB。

针对无线通信传统接收机的信道估计和译码分开处理是次优的问题, 文章提出了一种联合信道估计和极化码译码的接收机模型。根据极化码译码器级联的循环冗余校验码的校验信息, 接收机将译码器中部分硬判决信息再编码, 然后将得到的码字反馈到信道估计器中,此时相当于接收机挑选了部分码字比特作为导频, 信道估计器根据新的导频重新进行信道估计。文章提出的接收机模型及算法不仅减少了信道估计中导频的开销, 还使得信道估计和译码两个过程相互促进, 从而改善了极化码的误帧率。仿真结果表明,当归一化多普勒等于0.02时, 文章提出的基于硬判决反馈的接收机相比于传统的接收机有2 dB的性能增益。

为了提高光通信链路在大气弱湍流信道下的解码性能和传输效率, 基于极化码的信息位嵌套特性, 设计了一种自适应码率极化码。该码字在弱湍流信道中能充分地极化, 纠错效果较好。为了调节码率, 引入CRC校验码作为发送端的停止标志, 逐次发送更低码率的码字直到译码结果通过校验, 此时的码字码率即是保证可靠传输的最大码率。不同湍流强度下的仿真结果表明, 在误帧率为10-8时, 相比传统极化码, 自适应码率极化码可以获得1.7~2.3 dB的性能增益。对自适应码率极化码的时延进行了仿真分析, 并结合误帧率得到了自适应码率极化码的信息吞吐率, 结果表明, 在弱湍流信道中, 自适应码率极化码的信息吞吐率能满足FSO的传输需求。

PC(极化码)是一种能够达到香农极限的纠错编码技术。经过近几年的研究, 许多高性能的译码算法相继被提出。文章从传统的SC (连续消除)译码算法入手, 详细研究了算法原理和结构。为了提高极化码的译码性能, 提出了CRC(循环冗余校验码)辅助的SCL(序列连续消除)算法, 同时引入了LC (懒惰的复制)算法来降低算法的复杂度。仿真结果表明, CRC-SCL算法与SC算法相比, 性能得到了显著提升。