近年来,作为一种新兴的信道编码方法,极化码已迅速地从学术研究发展成为成熟的通信标准技术,并用于5G通信。在实际系统中,由于分配的系统带宽和信号处理的时延等因素的限制,要求极化码的码长具有一定的灵活性,即需要进行速率匹配操作,而凿孔是一种常见的速率匹配方法。首先,本论文对现有的极化码凿孔方案进行研究。研究结果表明,大部分现有凿孔方案仅在加性高斯白噪声(additive white gaussian noise,AWGN)信道中进行仿真测试,而鲜有文献针对无线光通信系统中的弱湍流信道的凿孔性能开展研究。结合实验室的需求,本论文旨在研究弱湍流信道下的凿孔性能。进一步分析发现,当凿孔数改变时,现有凿孔方案或需重新估计极化子信道的可靠性,这势必会造成大量的时延和硬件开销;或需要对应更改译码器的结构,这无疑增加了工程应用的难度。因此针对弱湍流信道,设计一个不需重新估计极化子信道可靠性,且凿孔数量变化时译码器结构能够保持不变的凿孔方案具有重要意义,本论文将其称为译码器结构不变(unchanged decoder structure,UDS)凿孔方案。针对这个需求,本论文最先需要依据相关理论搭建所需仿真环境,其中包括对弱湍流信道进行建模,对各种极化子信道的可靠性评估方法和译码算法的性能进行比较。最后根据评估标准进行检验与选择,从而完成仿真环境的构造。而后,本论文通过分析总结现有凿孔方案的优点及其原因,启发式地提出不重新估计极化子信道,且凿孔数量变化时译码器结构保持不变的凿孔方案,并从理论上证明其可行性和在所提限制性条件的性能最优性。随后将UDS凿孔方案应用到弱湍流信道中,基于矩阵实验室(matrix laboratory,MATLAB)平台进行大量的仿真实验。多种参数下的仿真结果表明,UDS凿孔方案性能稳定,且在大部分场景下(不是全部场景)优于对照组中的凿孔方案。该现象并不与限制性条件下性能最优性的结论相违背,因为对照组中的凿孔方案未能满足所有限制性条件。最后,本论文基于所提凿孔方案,结合实验室条件拟定了测试方案。通过将测试方案中各功能模块细分,依此完成了基于现场可编程逻辑门阵列(the field programmable gate array,FPGA)的前端设计和验证,最终在测试平台上实现并验证了其性能。