利用极化码和均衡器的水声通信方法与流程

技术特征：
1.利用极化码和均衡器的水声通信方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、使用均衡器均衡水声信道；s2、接收端计算并反馈噪声方差；s3、发送端构造极化码；s4、接收端译码；s5、对译码结果进行crc校验；s6、根据校验结果判断是否重传；所述步骤s1包含以下步骤：s1.1、假设在一次训练和测试过程中信道保持不变，接收端使用基于最小误码率准则的自适应判决反馈均衡器对训练数据进行均衡处理；设置前馈均衡器系数为f
k
，步长为u
f
,反馈均衡器系数为b
k
，步长为u
b
；均衡器第k个时刻的输出为：s1.2、均衡器抽头系数根据均衡输出的判决结果自动调整，处理完所有训练数据后均衡器系数在测试过程中将保持不变，系数更新过程表示如下：衡器系数在测试过程中将保持不变，系数更新过程表示如下：衡器系数在测试过程中将保持不变，系数更新过程表示如下：所述步骤s2包含以下步骤：s2.1、假设均衡器可以很好的抵消码间干扰，我们将均衡器第k个时刻的判决输出和发送信号s
k
表示为：其中λ表示均衡后的偏差，η
k
是残余的干扰项，进一步的消除偏差λ后，均衡输出可以表示为：s2.2、于是，信号通过水声信道的过程可以看作信号通过高斯信道，该高斯信道的噪声方差σ2可以使用n个训练数据的时间平均值进行估算，计算过程如下：可以使用n个训练数据的时间平均值进行估算，计算过程如下：所述步骤s3包含以下步骤：s3.1、根据反馈的噪声方差，发送端使用高斯近似方法选择可靠性高的子信道，子信道
的均值计算方式如下：的均值计算方式如下：的均值计算方式如下：的均值计算方式如下：极化子信道的错误概率为：s3.2、根据极化子信道的错误概率进行排序，选出错误概率小的子信道作为信息位；根据信息位可以得到生成矩阵g
n
，极化码编码过程如下：其中，和分别是极化编码前后的序列，二进制随机序列和相应的循环冗余序列构成测试数据编码后的数据通过调制再发送；所述步骤s4包含以下步骤：s4.1、接收端对接收信号进行均衡、译码操作；设置译码路径宽度l，使用ca
‑
scl译码算法，保留l个可能性最大的译码路径；所述步骤s5包含以下步骤：s5.1、将得到的译码路径依次通过crc校验，将第一条通过校验的译码路径作为本次译码结果，如果所有路径都没有通过crc校验则校验失败；所述步骤s6包含以下步骤：s6.1、设置最大重传次数，如果校验失败，则重复s1
‑
s6步骤直到校验通过或者达到最大重传次数限制。

技术总结
本发明提出了一种利用极化码和均衡器的水声通信方法，通过均衡器将水声信道转换为高斯信道来构造极化码以及加入HARQ机制来提升本方案的性能。该方案在误码率性能上优于turbo均衡迭代5次的结果，译码复杂度低，同时编码构造简单，使用高斯近似方法构造极化码接收端只需要反馈噪声方差信息。收端只需要反馈噪声方差信息。收端只需要反馈噪声方差信息。


技术研发人员：吴倩倩 刘锋
受保护的技术使用者：上海海事大学
技术研发日：2021.07.19
技术公布日：2021/10/23