极化码(Polar Codes)是第一个被证明可以达到任意二进制输入离散无记忆信道(Binary-input discrete memoryless channels,B-DMC)对称容量的一种新的信道编码方案。因为它具有递归的编码结构和良好的译码效果而受到人们的广泛关注。Polar码是基于信道极化现象构造的一种信道编码方案,关于Polar码的研究主要集中在构造和译码两个方面。Polar码的构造即是在极化后的比特信道中找出可靠性比较高的比特信道用于传输信息比特,在可靠度较低的比特信道中传输收发端均已知的冻结比特。极化码的译码是在接收端尽可能地恢复出输入译码器的信源比特序列。本文的工作主要包括以下几个方面:首先对Polar码的理论进行了分析与研究,详细地介绍了信道极化的现象和本质,接着介绍了几种常用的Polar码的构造方法和译码算法,并仿真了Polar码在不同构造和译码算法下的误码率性能。无线通信的一个重要特点就是信道具有时变性,信道估计的结果会直接影响到接收机译码和通信质量的好坏,因此信道估计成为了无线通信系统中一个重要的研究内容。本文介绍了瑞利衰落信道的统计特性,然后详细地介绍了几种信道估计算法,并对估计性能和复杂度进行了评估比较。在无线通信中,传统的信道估计与接收机分开处理的方式并非是最优的,因为译码器只使用了信道边信息(Channel Side Information,CSI)的估计值,忽略了CSI的分布信息。本文提出了两种联合信道估计与极化码译码的方案。首先,在基于硬判决反馈的联合信道估计与极化码译码的接收机中,接收机采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)级联的串行抵消(Successive Cancellation,SC)或者串行抵消列表(List Successive Cancellation,SCL)译码器,对译码的结果做硬判决,然后提取正确译码的那帧位置上对应的码字,并将此帧的码字作为导频再次对信道做估计。在基于硬判决反馈的信道估计过程中,相当于导频数目增多,估计更加准确。运用二次估计的结果再次译码,译码的性能将会得到改善。信道估计器不仅可以利用译码器中硬判决的信息,还可以利用软判决的信息。在基于软判决的迭代接收机中,采用BP译码器提取码字端的软信息。在本文提出的接收机方案中,基于卡尔曼滤波的信道估计器和Polar码译码器之间进行迭代。这种迭代处理的方式可以改善信道估计的均方误差,译码器运用迭代估计得到的信道系数再做译码。经过几轮迭代之后,Polar码的性能也会有所改善。实验表明,本文提出的两种联合信道估计与Polar码译码的方案不仅可以改善信道估计的准确度,还可以改善译码性能,提高无线通信的质量。