作为最新一代的移动通信技术,第五代移动通信技术在第四代移动通信技术的基础上不断发展演进,使得国家、社会发展与国民生活质量得到了前所未有的快速提高。移动支付、网络会议、网上课堂、远程会诊、云诊室等基础服务概念层出不穷,无时无刻不在改变着人民的生产生活方式,提高人民幸福感。除了人民基础生活服务方面,无人驾驶、智能工厂、增强现实、虚拟现实等概念的提出所需要的信息处理能力和传输效率给新一代的移动通信技术带来了新的挑战,这意味着5G网络要面对更多的应用需求和更多元的无线移动场景。信道纠错码是通信系统在进行信息传输时的重要技术组成部分,其作用是在发射端对信息进行适当的冗余信息增加以对抗在传输中的信道噪声,提高数字信号的传输可靠性。5G NR标准规范了新一代低延时、高速率、高可靠度的移动通信需求。目前,极化码作为新一代移动通信的信道编码已经被采纳为5G增强型移动宽带场景（e MBB）控制信道的短码方案。并且作为第一个被理论证明可以达到香农信道容量的信道编码,极化码更加受到国内外通信专家学者的关注。本文将主要研究极化码译码算法的优化以及相应算法高效硬件实现的问题。目前极化码主流的两种译码算法——连续干扰消除（SC）算法和置信传播（BP）算法。两种算法在实际译码中各有其优劣势,因此被许多学者进一步研究。为了弥补SC算法性能的不足,连续干扰消除列表（SCL）算法被提出,随后简化连续干扰消除列表（SSCL）、快速简化连续干扰消除列表（Fast-SSCL）算法被提出,用来降低SC、SCL算法的译码时延,进而优化译码复杂度。而针对并行的BP算法来说,置信传播列表（BPL）置信传播翻转（BPF）等基于BP的优化算法被陆续提出,在保证原始BP算法低延时高吞吐率的优势下进一步提升其性能。本文针对SSCL算法译码复杂度讨论且研究了SSCL算法对特殊节点进行路径分裂问题。对于原始精确的SSCL算法来来说,其采用的是最大似然判决原则,对rate-1节点所包含的所有信息位逐一翻转进行路径分裂,对于一个规模为Nv的rate-1节点来说,需要分裂出2Nv条路径再进行路径排序、选取。这就导致了随着极化码N的增加,rate-1节点规模的增大,精确SSCL译码算法的复杂度将呈指数增长。目前的译码策略偏向通过仿真实验得到特定译码场景下的特殊节点分裂次数,但其策略缺乏灵活性。为了能够收紧路径分裂界且使得分裂次数能够灵活地自适应极化码信道情况,本文提出了最差路径比较分裂策略,基于该策略的SSCL译码算法利用了每次分裂路径的PM取值特点,将每条分裂出的新候选路径与当前最差路径的PM值进行比较判断是否有必要分裂。该策略可以灵活地适应判断极化信道的优劣,有效抑制较差路径在rate-1节点的分裂,为rate-1节点提供一个适应信道状况的灵活分裂界,在保证原算法译码性能的同时,大大降低了算法的计算复杂度。本文针对目前现有的BPF译码算法,总结了其存在的问题以及进一步研究的方向。一共可以概括为三点:翻转集合建立实验、排序复杂度以及校验检错方案的制定。这三方面关系到算法本身的性能表现以及计算复杂度,同时也会影响到后续硬件设计与实现相应指标的优化情况。基于总结的BPF算法表现的三方面,预先翻转的BPF算法——A-BPF算法被提出。A-BPF算法考虑了BP译码与翻转集合的时序、建立易错比特的选取以及校验检错方案对BPF算法性能的影响并对应给出了对GBPF算法的优化方案。通过仿真实验结果可以看出,对于极化码P（1024,512）来说,A-BPF算法当在FER=10-4处翻转集合规模大小为T=16和T=64时,A-BPF算法比GBPF算法分别多出0.11d B和0.17d B增益,优于BPL,L=16算法0.23d B。并且可以在一定复杂度下达到CA-SCL L=8的性能。关于高效硬件实现方面,本文讨论了提出的A-BPF算法的硬件设计以及各个特有模块的设计与优化问,给出了A-BPF译码器顶层设计结构,包括双列BP架构、校验检错单元以及比特翻转管理单元。前两者从基本上按照A=BPF算法进行设计。最重要的是对A-BPF译码器中比特翻转管理单元中排序网络设计的研究。因比特翻转排序单元中排序网络面临极化码码长增加规模逐渐变大的问题,本文就对其硬件复杂度方面的优化问题展开讨论。采用全双调排序网络的剪枝优化与排序网络的折叠优化,根据A-BPF算法中搜索集合与翻转集合规模大小,将全双调排序网络中不必要的CSU进行合理剪枝优化,降低硬件复杂度。在折叠优化方面,根据排序网络内部结构特点,我们采用“分而治之”的分组排序思想,将大规模排序网络进行拆解,用相同结构的小规模排序网络组成最终符合模块功能要求的大规模网络,进而提出排序网络的复用架构实现对原始大排序网络的折叠优化。大大降低了硬件复杂度,缩短了排序网络的关键路径。最后结果显示,本文提出的A-BPF译码器保证了BP译码器本身的高吞吐率特点并提升了译码性能,使得其能够更好地适应高速率、低延时的实际译码场景。除了主流SC译码和BP译码算法之外,本文研究了类LDPC的BP译码（LDPClike-BP）算法的性能优化以及硬件实现问题。提出了两种错误VN定位策略的类LDCP的BP翻转（LDPClike-BPF）算法,并比较两者在不同信道场景下的优缺点。实验结果显示,在预设最大翻转次数Tmax=20的情况下,对P（1024,512）LDPClike-BPF算法在性能达到FER=10-4时优于传统BP算法0.33 d B。随后重点讨论了关于LDPClike-BPF算法的硬件设计与实现问题。通过与不同架构的BP译码器比较,LDPClike-BPF译码器在吞吐率以及硬件效率方面均有不错的增益。