随着移动互联网的迅猛发展,具有高可靠性,低传输延迟,超高传输速度的第五代移动通信技术(5G)系统成为了通信领域最受关注的研究热点。2019年6月,工信部发放5G牌照,标志着我国进入了5G商用阶段。Polar码,又名极化码,作为第一种可达香农限的码字,已被选为5G的控制信道编码的标准之一,具有极高的潜力与研究价值。然而在有限码字长度的场景中,此时信道合并与分裂的操作难以达到完美状态,极化码的性能仍差于其他先进信道编码技术。为了提升Polar码的性能,使其能够在5G系统里面更加顺利的使用,可将Polar码与其他先进的码字级联,以此优化其传输性能。本文以Spinal-Polar为主体,同时深入分析了理论误码率以及不等码率方案,主要包括三个方面的内容:Spinal-Polar交织级联码与其改进方案、Spinal-Polar方案的误码概率上界推导和以误码率上界为核心的码率划分方法的优化建模求解。为优化有限长度Polar码的传输性能,本文设计了应用交织连接方式的Spinal-Polar码方案。2011年提出的Spinal码是一种伪随机无速率码,短码高性能的特性使其适合作为Polar码级联结构的外码。Spinal-Polar应用交织级联方式,由外部Spinal码的纠错能力提供容错保护。此外,为改善Polar码的错误衍生现象,设计了迭代解码方案;为进一步提高外部码字的利用效率,设计了码率划分方法,改善了误码率性能;为减少外码码率浪费,设计了部分级联方案,同时也降低了编译码复杂度。在理论分析方面,为了完善Spinal-Polar的理论框架,同时为后续新技术的迭代研究奠定基础,本文以Spinal-Polar为核心分析了其误码率上界。首先由切诺夫界推导出在二元对称信道(Binary Symmetric Channel,BSC)上Spinal码的误码率上界;其次,基于交织级联结构的原理,将极化码每个子信道的对数似然比(Log likelihood Ratio,LLR)分布的判决概率等效为子信道的错误概率,从而推导出Spinal-Polar级联码的渐进误码率上界。仿真结果显示理论上界计算值很好的刻画了Spinal-Polar的误码率仿真值,是一种严格上界。最后,本文以推导出的Spinal-Polar误码率上界为核心,着重优化码率划分方法。通过设计数学优化模型,求解出相应的码率划分方法的外码参数。仿真结果显示由优化数学模型求解出的码率划分方法显著改善了误码率性能,更加高效的利用了外码码率。