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极化(Polar)码作为一种被证明可达二进制输入离散无记忆信道(Binary-input discrete memoryless channels,B-DMC)对称容量的信道编码方案,由于其具有递归的编码结构和优良的译码性能而广受关注。最近,研究发现级联Polar码方案,如CRC-Polar码和PC-Polar码等,能够带来更高的性能增益,因而被3GPP推荐为5G增强移动宽带(Enhanced mobile broadband,eMBB)场景中控制信道的编码方案。级联Polar码方案也成为学者们的研究热点。对于中短码长的Polar码,其性能不仅受极化效果的影响,而且高信噪比下还受限于码的最小距离以及低重量码字的数量。本文结合5G的发展现状,对Polar码级联方案的编译码技术展开研究,从重量谱的角度分析和优化了短码长的级联Polar码方案,完成的工作包括以下几个方面:本文首先较为全面地介绍了Polar码的基本原理,详细地描述了Polar码的编码过程和常用的Polar码构造方法及Polar码的译码算法,并仿真了Polar码在不同码构造与译码算法下的误码率性能。本文研究了5G eMBB场景中控制信道采用的级联Polar码方案。针对CRC-Polar码和PC-Polar码方案,分别采用SCL译码算法和OSD算法,比较了几种短码长的级联Polar码的近似最大似然译码性能。仿真发现,相比于OSD译码算法,SCL译码算法不能完全发挥级联Polar码的性能优势。然后本文比较了这几种级联Polar码的重量谱和低重量码字的数量,从重量谱的角度分析了级联方案的增益,估计了在软判决ML译码下的误码率联合界。然后本文针对CRC-Polar码提出了几种改进方案,通过改善Polar码的构造方式和外码的位置,减少了低重量码字的数量,仿真表明在高信噪比下,优化后的Polar码级联方案具有更好的ML性能。在CRC-Polar码和PC-Polar码方案中,外码除了能够改善Polar码的重量谱,还在译码过程中具有检错的作用。为了让外码发挥纠错功能,本文还研究了LDPCPolar码的编译码方案,分别采用不同的构造方法构造LDPC-Polar码,译码时采用了硬判决译码算法和软判决译码算法。仿真表明,SCL-BF译码算法受LDPC外码的码长、码率以及LDPC码纠错性能的影响较大。当LDPC码的码长较短或码率较高时,LDPC码在硬判决译码算法下的纠错能力有限,因此相比于CRC-Polar码,LDPC-Polar码的性能增益不明显。当采用Polar码和LDPC码联合迭代的BP译码算法时,LDPC-Polar码比未级联的Polar码具有明显的性能增益。当内码采用性能更好的软输出SCAN译码算法时,能进一步提高LDPC-Polar码的纠错性能。