[发明专利]一种适用于水声通信的极化码BP译码方法

权利要求书

1.一种适用于水声通信的极化码BP译码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)建立水声信道传输函数：水声信道近似由线性时不变有限冲激响应滤波器表示，其冲激响应z变换为其中M为多径数量，A_m为第m条多径的归一化幅度，τ_m为第m条多径相对于第1条多径的相对时延，m＝1,2,…,M；

步骤(2)信息初始化：

发送端构造码长N、信息比特长度K、信息比特集合冻结比特集合的极化码，其承载消息的信息序列U＝[u₀,u₁,…,u_N-1]包含K个信息比特以及N-K个冻结比特，冻结比特默认为0，极化编码后得到码字序列X＝[x₀,x₁,…,x_N-1]；接收端接收到经过水声信道传输的接收序列Y＝[y₀,y₁,…,y_N-1]后，计算接收对数似然比LLR＝{llr_n}，n＝0,1,…,N-1，N为码长；设置最大迭代次数iter_max、最大翻转次数flip_max和先验值α，α＞0；初始化迭代次数和翻转次数，即iter＝0，flip＝0；

初始化从右向左传递矩阵L和从左向右传递矩阵R，其中L和R均为N×(t+1)矩阵，t＝log₂ N，接收对数似然比LLR作为因子图最右侧的输入数据信息比特和冻结比特的先验信息作为因子图最左侧的数据

步骤(3)软信息迭代更新：

通过下式对因子图每个节点先从右向左更新，表示第iter次迭代过程中为位于因子图(i,j)节点处从右向左传递的信息，即左信息；然后从左向右更新，表示第iter次迭代过程中为位于因子图(i,j)节点处从左向右传递的信息，即右信息；

其中，函数

近似

步骤(4)判断是否出现振荡错误：若存在振荡错误，执行基于振荡修正的信息后处理方法，若信息比特n是振荡错误比特，将信息比特n的左信息置零如不存在振荡错误，执行步骤(5)；

步骤(5)判断是否满足早期终止机制，如果满足，执行步骤(7)；

如果不满足，迭代次数加1，即iter＝iter+1，若迭代次数iter＜iter_max，继续下一次迭代，执行步骤(3)；若迭代次数iter＝iter_max，译码失败，执行步骤(6)；

步骤(6)执行基于比特翻转的信息后处理；翻转次数加1，即flip＝flip+1，若翻转次数flip＜flip_max，更新最大迭代次数，即iter_max＝iter_flip，执行步骤(3)；若翻转次数flip＝flip_max，执行步骤(7)；

步骤(7)输出译码结果

2.如权利要求1所述的一种适用于水声通信的极化码BP译码方法，其特征在于：所述的射线理论将声波的传播近似为沿着从声源到接收点的特定空间路径行进的射线；波束在射线基础上添加了垂直于射线轨迹的强度分布，更准确地计算空间内给定点的声强；假设声速和折射率不随水平方向变化，仅与海水深度有关；假设声源和接收点的位置静止不变；通过设置海洋环境参数，即可通过波束追踪模型得到水声信道真实的冲激响应。

3.如权利要求1所述的一种适用于水声通信的极化码BP译码方法，其特征在于，步骤(4)中振荡错误的判断准则为：信息比特n的硬判决值的符号在振荡周期T内不断翻转，即满足则认为信息比特n是振荡错误比特。

4.如权利要求1所述的一种适用于水声通信的极化码BP译码方法，其特征在于，步骤(5)中的早期终止机制如下：

a.每一次迭代结束后都进行信息序列和码字序列的判决；即

b.判断是否成立，矩阵如果成立，则判断为译码成功，结束迭代。

5.如权利要求1所述的一种适用于水声通信的极化码BP译码方法，其特征在于，步骤(6)中基于比特翻转的信息后处理方法如下：

(6-1)信息比特n每一次迭代结束后的LLR值进行求和，计算绝对值的均值并升序排列；

(6-2)取均值最小的比特作为最不可靠比特，根据其最终判决值的符号进行比特翻转，即根据预设先验值α，最不可靠比特的先验信息更新为

(6-3)取均值最大的比特作为最可靠比特，根据其最终判决值的符号进行比特赋值，即根据预设先验值α，最可靠比特的先验信息更新为

(6-4)根据更新后的先验信息R重新进行BP译码。