CN115314124A

CN115314124A - 一种极化码构造方法、构造系统和装置

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Publication number: CN115314124A
Application number: CN202211186755.6A
Authority: CN
Inventors: 吴金秋; 陈柔池; 左大鸿; 周佳琼; 齐晓飞; 赵志伟; 赵庆超; 张文博
Original assignee: Peng Cheng Laboratory
Current assignee: Peng Cheng Laboratory
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2022-11-08
Anticipated expiration: 2042-09-28
Also published as: CN115314124B; WO2024067179A1

Abstract

本发明涉及通信技术领域，具体是涉及一种极化码构造方法、构造系统和装置。本发明首先计算信道状态信息估计值，然后根据信道状态信息估计值对极化编码进行译码，得到极化译码，之后计算极化译码与极化编码之间的差异程度，由于是在各个估计信道进行传输的极化编码进行译码得到的极化译码，在极化系统中，极化编码联合估计信道可得到对应极化子信道，因此，该差异程度可以反映各个估计信道在极化编译码系统中对应的子信道对信号传输的影响程度。最后根据各个子信道所对应的差异程度，挑选传输信息信道。本发明充分考虑了信道状态信息对极化构造的影响，从而得到相应的极化译码，进而使得通过相应的极化译码能够得到较好的传输信息信道。

Description

一种极化码构造方法、构造系统和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是涉及一种极化码构造方法、构造系统和装置。

背景技术

极化码在二进制离散无记忆信道下使得通信系统的容量可以达到香农容量，极化码是在信道极化的现象下完成的，首先将信道极化，使一部分信道变成好的，另一部分信道变成差的，基于这个现象，极化码就是将要传送的信息比特放在完全好的信道上传输，则在传输序列长度趋向无穷大的时候系统容量可以达到香农极限而应用极化现象，这种编码方法被称为极化码。

现有技术中的极化码应用在多种通信技术中，但由于水声通信所涉及到的信道信息较为复杂，因此现有技术中的极化码难以应用到水声通信中。

综上所述，现有技术的极化码难以应用于水声通信。

因此，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种极化码构造方法、构造系统和装置，解决了现有技术中极化码难以应用于水声通信的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种极化码构造方法，其中，包括：

计算水声信道所对应的信道状态信息估计值；

依据所述信道状态信息估计值，得到各估计信道所对应的极化译码，各个所述估计信道用于构成所述水声信道；

依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述估计信道在编译码环境下对应的子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号，其中估计信道在编译码环境下被称为子信道；

依据所述传输信息信道，构造极化码。

在一种实现方式中，所述计算水声信道所对应的信道状态信息估计值，包括：

控制输入训练序列经所述水声信道进行传输以形成接收训练序列；

计算所述输入训练序列在所述水声信道中被错误传输形成错误的接收训练序列所对应的误差率。

依据所述误差率，得到信道状态信息估计值。

在一种实现方式中，所述控制输入训练序列经所述水声信道进行传输以形成接收训练序列，包括：

对所述输入训练序列进行调制，得到调制之后的所述输入训练序列；

在所述输入训练序列之前添加标识信号；

将添加所述标识信号的所述输入训练序列经所述水声信道进行传输，将接收端接收到所述标识信号之后所接收到的所述输入训练序列作为接收训练序列。

在一种实现方式中，依据所述信道状态信息估计值，得到各个估计信道所对应的极化译码，各个所述估计信道用于构成所述水声信道，包括：

依据所述信道状态信息估计值，计算接收信号的包络功率，所述接收信号为调制之后的所述极化编码经所述水声信道传输之后而形成的信号；

根据所述包络功率，得到各个估计信道所对应的极化译码。

在一种实现方式中，依据所述信道状态信息估计值，计算接收信号的包络功率，所述接收信号为调制之后的所述极化编码经所述水声信道传输之后而形成的信号，包括：

获取用于调制所述极化编码的通信系统的各个子载波频率；

对各个所述子载波频率所对应的各个所述信道状态信息估计值进行求和，得到累加估计值；

计算各个所述子载波频率所对应的各个所述信道状态信息估计值中的最大估计值；

依据所述累加估计值、所述最大估计值、所述极化编码所对应的码率，计算接收信号的包络功率。

在一种实现方式中，所述依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，根据信道极化的性质，得到各个所述估计信道对应子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号，包括：

获取所述极化编码所对应的初始二进制序列，所述初始二进制序列用于构造所述极化编码；

统计各个所述子信道所对应的初始二进制序列与所述极化译码相异时所对应的差异信息中的错误次数；

计算所述错误次数与总次数的比值，得到各个所述子信道所对应的误码率，所述总次数为所述子信道完成从所述极化编码至所述极化译码所对应的次数；

依据各个所述子信道所对应的误码率，从各个所述子信道中挑选出设定数量的传输信息信道。

在一种实现方式中，所述依据各个所述子信道所对应的误码率，从各个所述子信道中挑选出设定数量的传输信息信道，包括：

将各个所述子信道所对应的误码率按照从小至大的顺序进行排序，得到序列；

从前至后从所述序列中挑选出设定数量的传输信息信道。

在一种实现方式中，所述总次数为

。

第二方面，本发明实施例提供一种构造信道的系统，其中，所述系统包括如下组成部分：

信号发送模块，用于向水声信道发送信号；

信号接收模块，用于接收所述发送信号经所述水声信道传输而形成的接收信号；

信道估计模块，用于计较所述发送信号和所述接收信号，得到信道状态信息估计值；

信道构造模块，用于根据所述水声信道的各个估计信道对应子信道的极化译码和极化编码之间的差异信息，构造出传输信息信道。

在一种实现方式中，所述信号发送模块包括标识信号添加模块，用于在发送信号之前设置标识信号。

第三方面，本发明实施例还提供一种极化码构造装置，其中，所述装置包括如下组成部分：

信道状态信息估计模块，用于计算水声信道所对应的信道状态信息估计值；

译码模块，用于依据所述信道状态信息估计值，得到各个估计信道所对应的极化译码，各个所述估计信道用于构成所述水声信道；

传输信息信道获取模块，用于依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述估计信道对应子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号；

极化模块，用于依据所述传输信息信道，构造极化码。

第四方面，本发明实施例还提供一种终端设备，其中，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的极化码构造程序，所述处理器执行所述极化码构造程序时，实现上述所述的极化码构造方法的步骤。

第五方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有极化码构造程序，所述极化码构造程序被处理器执行时，实现上述所述的极化码构造方法的步骤。

有益效果：本发明首先计算出水声信道的信道状态信息估计值（信道状态信息估计值用于反映水声信道准确传输极化编码的程度），然后根据信道状态信息估计值对极化编码进行译码，得到极化译码，之后计算极化译码与极化编码之间的差异程度，由于是在各个估计信道进行传输的极化编码进行译码得到的极化译码，因此，该差异程度可以反映各个估计信道对应子信道（估计信道和子信道属于同一个信道，在极化编译码语境中将估计信道称为子信道，在其它语境中仍然称为估计信道）对信号传输的影响程度。最后根据各个子信道所对应的差异程度，挑选传输信息信道，并将该传输信息信道用于后续的极化码构造。从上述分析，本发明充分考虑了信道状态信息对极化译码的影响，从而得到准确的极化译码，进而使得通过准确的极化译码能够得到较好的传输信息信道，最终提高通过传输信息信道而构造的极化码用于通信的稳定性，即通过本发明构造的极化码适用于水声通信。

附图说明

图1为本发明实施例中的极化码构造框架图；

图2为本发明的整体流程图；

图3为本发明实施例中的循环次数与

之间的关系图；

图4为本发明实施例中的循环次数与误码率之间的关系图；

图5为本发明实施例中的码长为512时的误码率分布图；

图6为本发明实施例中的码长为2048时的误码率分布图；

图7为本发明实施例提供的终端设备的内部结构原理框图。

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

经研究发现，极化码在二进制离散无记忆信道下使得通信系统的容量可以达到香农容量，极化码是在信道极化的现象下完成的，首先将信道极化，使一部分信道具有较好的传输准确性，另一部分信道具有较差的传输准确性，基于这个现象，极化码就是将要传送的信息比特放在完全好的信道上传输，则在信道趋向无穷大的时候系统容量可以达到香农极限而应用极化现象，这种编码方法被称为极化码。现有技术中的极化码应用在多种通信技术中，但由于水声通信所涉及到的信道信息较为复杂，因此现有技术中的极化码难以应用到水声通信中。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种极化码构造方法、构造系统和装置，解决了现有技术的极化码难以应用于水声通信的问题。具体实施时，首先计算水声信道所对应的信道状态信息估计值；然后依据所述信道状态信息估计值，得到各个估计信道所对应的极化译码；之后依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述估计信道对应子信道中的传输信息信道；最后依据所述传输信息信道，构造极化码。因为引入了信道状态信息估计值，使得极化码能够应用于水声通信。

举例说明，在极化编译码系统中估计水声信道对应了a、b、c、d四个子信道，二进制序列A经过编码之后形成极化编码x，之后极化编码被a、b、c、d四个子信道分别进行传输，传输之后的极化编码变成y1（对应子信道a）、y2（对应子信道b）、y3（对应子信道c）、y4（对应子信道d），对y1、y2、y3、y4分别应用信道状态信息估计值，得到二进制极化译码A1（对应y1）、A2（对应y2）、A3（对应y3）、A4（对应y4），将A1、A2、A3、A4分别与A进行比较，如果A1、A2、A3、A4这四者中A2与A的差异最小，则将子信道b作为传输信息信道用于后续的极化码构造。

示例性方法

本实施例的极化码构造方法可应用于终端设备中，所述终端设备可为具有计算功能的终端产品。本实施例的极化码构造方法依托于如图1所示的构造信道的系统，系统包括QPSK调制模块、输入端与QPSK调制模块的输出端连接的OFDM调制模块、输入端与OFDM调制模块的输出端连接的标识信号添加模块、输入端与标识信号添加模块的输出端连接的数模转换模块、输入端与数模转换模块的输出端连接的发射换能器、接收换能器（用于接收发射器向水声通道发送的且经水声通道传输的发送信号）、输入端与接收换能器的输出端连接的模数转换模块、输入端与模数转换模块的输出端连接的标识移除模块、输入端与标识移除模块的输出端连接的OFDM解调模块、输入端与OFDM解调模块的输出端连接的信道估计模块、输入端与信道估计模块的输出端连接的极化构造模块。

其中QPSK调制模块、OFDM调制模块、标识信号添加模块、数模转换模块、发射换能器构成了信号发送模块。接收换能器、模数转换模块、标识移除模块、OFDM解调模块构成了信号接收模块。极化构造模块包括极化编码模块、QPSK调制模块、QPSK解调模块、极化译码模块。

系统工作过程如下：将输入训练符号经IFFT（傅里叶逆）变换后、QPSK调制、OFDM调制，之后生成水声OFDM发射信号，发射信号经D/A转换后激励水声换能器发射声波（声波携带信息在水声信道中传输，并在接收端被接收换能器接收），即训练符号最终变成声波信号在水声信道中传输；为确保衰落水声信道中信号的可靠同步，在发射一帧水声OFDM信号前先发射一段LFM信号（标识信号），接收端通过相关检测该LFM信号判断是否有发射信号到达；在接收端，接收换能器接收到的发射信号经A/D转换变成数字信号，对数字信号作 FFT（傅里叶）变换以及OFDM解调得到各子载波（OFDM所对应的各个子载波）对应的接收符号，由接收符号和训练符号可估计得到针对各子载波k所求得的水声信道的信道状态信息估计值

（其中

为子载波k的频率）。在一个实施例中，接收符号与训练符号的差异大小作为水声信道的信道状态信息估计值

。

在得到信道状态信息估计值

之后，对通过各个估计信道经

传输之后的极化编码进行译码，得到极化译码，重复进行多次，直至各个估计信道对应子信道所得到的出错个数趋于稳定时（极化译码有一次与图1中的二进制序列不对等出错个数就记为1，多次出错就累加），找到出错少的子信道作为传输信息信道，后续就利用传输信息信道进行极化码构造。

在一个实施例中，如图2所示，基于上述信道构造系统，所述极化码构造方法具体包括如下步骤S100至S400：

S100，计算水声信道所对应的信道状态信息估计值。

如图2所示，向QPSK调制模块输入训练符号，对训练符号进行第一次的调制，形成发送训练序列，之后训练序列再依次经过OFDM调制以及数模转换之后经水声信道进行传输再经过解调形成接收训练序列。本实施例中，用接收训练序列和发送训练序列的差异程度表示信道状态信息估计值。信道状态信息估计值反映信道的多径和噪声干扰等因素的影响。

步骤S100包括如下的步骤S101、S102、S103、S104：

S101，对所述输入训练序列进行调制，得到调制之后的所述输入训练序列。

S102，在所述输入训练序列之前添加标识信号。

本实施例中的输入训练序列就是图1中的发送训练序列，对发送训练序列（输入训练序列）进行OFDM调制，得到调制之后的序列。在向水声信道发送序列之前先在调制之后的发送训练序列之前添加信号标识，用于后续的接收换能器判断是否有序列达到，也就是保证接收换能器接收到的都是与发送训练序列所对应的接收训练序列，防止接收到无关的序列而影响最后计算出来的信道状态信息估计值准确性。

S103，将添加所述标识信号的所述输入训练序列经所述水声信道进行传输，将接收端接收到所述标识信号之后所接收到的所述输入训练序列作为接收训练序列。

S104，计算所述输入训练序列在所述水声信道中被错误传输形成错误的接收训练序列所对应的误差率。

S105，依据所述误差率，得到信道状态信息估计值。

在一个实施例中，将误差率作为信道状态信息估计值。

S200，依据所述信道状态信息估计值，得到各个子信道估计信道所对应的极化译码，各个所述估计信道用于构成所述水声信道。

利用信道状态信息估计值，计算在各个估计信道对应的子信道中传输的极化编码被译码之后所形成的极化译码。步骤S200包括如下的步骤S201至S205：

S201，获取用于调制所述极化编码的通信系统的各个子载波频率。

本实施例中的通信系统即用于OFDM调制的通信系统，记为OFDM通信系统，OFDM通信系统的频率包括了各个子载波频率。

S202，对各个所述子载波频率所对应的各个所述信道状态信息估计值进行求和，得到累加估计值。

S203，计算各个所述子载波频率所对应的各个所述信道状态信息估计值中的最大估计值。

S204，依据所述累加估计值、所述最大估计值、所述极化编码所对应的码率，计算接收信号的包络功率。

本实施例中，用平均功率

作为接收信号的包络功率，通过如下公式求平均功率

：

（1）

为通信系统各个子载波频率中的第k个频率，

为信道状态信息估计值，

最大估计值，

为累加估计值，R为极化编码所对应的码率，

为OFDM子载波集。

所谓的码率就是一个二进制序列0100110011，其中只有010011用于进行极化编码，码率R就是60%。

通过如下原理推导出公式（1）中

与

之间的关系：

蒙特卡罗是一种通过实验计算相应事件发生概率的方法，将其应用于极化信道的筛选中，可以获得不同极化子信道的出错概率。假定在水声信道中传输极化码元为随机事件

，则在一次事件中发生SC译码（极化译码）后的极化码（图1中的左半部分的极化译码）与发送端初始序列（图1中左半部分输入的二进制）不同为事件A。当A发生时，则

取值为1，若

未发生，则

取值为0。假定蒙特卡罗实验的总次数为

，

发生的总次数为

，则频数

为一个随机变量，单个子信道的误码率(Bit Error Rate, BER)可表示为：

（2）

依据大数定理，当实验次数足够多时上式成立的概率为1，由上述模型得到的概率

近似为单个极化子信道的误码率。因此，只要已知水声信道的状态信息（蒙特卡罗的应用过程包括极化编码，调制，经过信道，解调，以及极化译码，其中经过的信道采用水声信道估计的信道信息，即公式（1）），通过蒙特卡罗方法即可迭代计算子信道误码率的统计信息。

根据

式，水声OFDM第k个子载波对应的发送信号为：

（3）

其中，

为第k个子载波对应的发送符号，

为第k个子载波频率。设水声信道的冲激响应为：

（4）

其中，

为多径数目，

和

分别表示水声信道第

径对应的幅值和时延。则经过水声信道传播后，接收端接收到的信号为：

（5）

其中，

，

表示第

径接收信号的相位延迟。将(4)式的右边用复数形式表示，得：

（6）

化简为单矢量表达形式：

（7）

其中，

和

分别表示接收信号矢量的模和相位角。浅海水声信道满足广义非相关散射条件，即当多径数

较大时，各多径随机变量

相互独立，

在

均匀分布。根据中心极限定理：变量个数很大时，独立随机变量之和的概率分布收敛于正态分布，因此，

，其中方差值

为接收信号包络的平均功率，

和

的联合概率分布为：

（8）

则接收信号包络分布为：

（9）

由(9)式可见，在不考虑多普勒频移影响下，多径水声信道的包络分布服从瑞利分布，其方差

为接收信号包络的平均功率。

S205，根据所述包络功率

，进而得到各个估计信道所对应的极化译码。

计算出包络功率

之后再经过QPSK解调就可以得到极化译码（二进制），为现有技术。

S300，依据各个所述子信道估计信道对应子信道所得到的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号。

本实施例就是计算每个经过子信道传输的极化编码被解调之后形成的极化译码与原极化编码之间的差异，找到小差异所对应的子信道，能够保证极化编码和极化译码较小差异的子信道才是后续适合构造极化码的子信道。

步骤S300包括如下的步骤S301至S305：

S301，获取所述极化编码所对应的初始二进制序列，所述初始二进制序列用于构造所述极化编码。

本实施例中的初始二进制序列就是图1中的二进制输入（以序列的形式输入二进制）。

S302，统计各个所述子信道所对应的初始二进制序列与所述极化译码相异时所对应的差异信息中的错误次数。

S303，计算所述错误次数与总次数的比值，得到各个所述子信道所对应的误码率BER，所述总次数为所述子信道完成从所述极化编码至所述极化译码所对应的次数。

本实施例是重复进行步骤S301、S302和S303，直至各个子信道错码率趋于稳定，将稳定时所对应的重复次数作为总次数。

举例说明，水声信道的估计信道在极化编码系统中对应两个子信道X1和X2，将图1中调制之后的极化编码分别在子信道X1和X2中重复传输，传输之后再结合信道状态信息估计值进行解调得到极化译码，统计子信道X1极化译码与初始二进制不一样对应的错误次数S1、子信道X2极化译码与初始二进制不一样对应的错误次数S2，如果S1小于S2就将子信道X1作为后续用于构造极化码的传输信息信道。

S304，将各个所述子信道所对应的误码率BER按照从小至大的顺序进行排序，得到序列。

S305，从前至后从所述序列中挑选出设定数量的传输信息信道。

举例说明步骤S304和S305，对长度为8的极化码进行构造，若重复M次后输出的BER结果为{0.2 0.1 0.3 0.5 0.01 0.02 0.03 0.02}，则选择后四位BER值较小的作为构造结果，输出其序列值{5 6 7 8 }。

步骤S300是基于如下原理求得传输信息信道：

Polar码构造子模块根据水声信道状态信息构造相应的Polar码，其流程为：

1）根据码长N和码率R生成一组长度K = NR的二进制随机序列（为图1中的左半部分的二进制输入），对该随机序列进行极化编码及QPSK调制。

2） QPSK调制后的符号通过瑞利衰落水声信道，该瑞利衰落水声信道的方差由(1)式确定，其中信道状态信息

由水声信道估计子模块获得。

3）对经过瑞利衰落信道后的符号进行QPSK解调及极化译码。

4）重复执行步骤1）-3）M次。

5）统计M次Polar编译码中各子信道总的出错个数，再根据 (2) 式估计出各极化子信道的BER。

6）根据BER值大小对各极化子信道进行排序，并按BER值从小到大的顺序选取K个子信道作为传输信息位集合（各个传输信息信道构成的集合），其余子信道选取为传输冻结位集合。

S400，依据所述传输信息信道，构造极化码。

在水声信道所涵盖的各个估计信道中找到合适的传输信息信道之后，后续就可以用该传输信息信道进行极化编码了，极化编码属于现有技术。

下面通过实验验证本实施例的极化码方法的优势：

蒙特卡罗法构造Polar码过程符合大数定律，即运算次数越多，各子信道BER估计值越趋近于真实值，所构造Polar码的性能也接近理想Polar码的性能。假设循环

（总次数M）次时构造出的Polar码为理想的Polar码，记理想Polar码的信息位集合为Aref，循环M次运算所构造Polar码的信息位集合为A，则d = crad(Aref) - crad(Aref∩A)表示集合A与集合Aref之间不同元素的个数，其中crad(X)表示取集合X中元素个数。图3为d（d即图3中的

）随循环次数M的变换曲线，图4为不同子信道BER随循环次数M的变化曲线，其中子信道总数为1024，

分别对应第170,312,519,782,898个子信道。由图3可知，d随着循环次数M的增加而减小，且当M为

时收敛至0，这说明循环次数为

时所构造的Polar码与

所构造的Polar码相同，从而无需继续增加循环次数。由图3可知，当M小于

时，各子信道的BER变化剧烈，当M在

和

之间时，各子信道的BER小幅变化，而当M大于

时，各子信道BER值趋于稳定。用蒙特卡罗法构造Polar码时，计算量和运算时间随循环次数的增大而线性增加，实际应用时，应综合性能和运算时间选择合适的循环次数，综合考虑图3的统计信息和图4的BER曲线，后续在不同浅海水声信道中构造Polar码时，循环次数M取值为

。

蒙特卡罗法构造Polar通过迭代累积子信道BER值，并从中选出BER值相对较小的信道作为信息传输信道，图5为码长512时，利用蒙特卡罗构造法的归一化判决因子分布图（即BER的分布情况），由图5可知该构造方法的判决因子均呈现一定的极化特征， BER分布极化特征明显。

图6为码长为2048时，蒙特卡罗构造方法判决因子随子信道索引的分布图。从图6中可以看出不同码长的判决因子具有近似的分布情况，同时码长更长的信道极化特征更明显。

综上，本发明首先计算出水声信道的信道状态信息估计值（信道状态信息估计值用于反映水声信道准确传输极化编码的程度），然后根据信道状态信息估计值对极化编码进行译码，得到极化译码，之后计算极化译码与极化编码之间的差异程度，由于是在各个估计信道进行传输的极化编码进行译码得到的极化译码，因此，该差异程度可以反映各个估计信道在极化编译码系统中对应的子信道对信号传输的影响程度。最后根据各个子信道所对应的差异程度，挑选传输信息信道，并将该传输信息信道用于后续的极化码构造。从上述分析，本发明充分考虑了信道状态信息对极化译码的影响，从而得到准确的极化译码，进而使得通过准确的极化译码能够得到较好的传输信息信道，最终提高通过传输信息信道而构造的极化码用于通信的稳定性，即通过本发明构造的极化码适用于水声通信。

另外，本发明与以往极化码构造方法不同，本发明充分结合浅海水声信道特点（信道信息估计值），通过理论推导和试验验证了该方案的有效性。本发明结合水声OFDM系统完成系统实现，该系统可提高整个通信系统的稳定性和通信性能，充分利用信道信息，可适用于复杂海洋环境中。

示例性装置

本实施例还提供一种极化码构造装置，所述装置包括如下组成部分：

译码模块，用于依据所述信道状态信息估计值，得到各个估计信道对应子信道所得到的极化译码，各个所述子信道用于构成所述水声信道；

传输信息信道获取模块，用于依据各个所述子信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号；

极化模块，用于依据所述传输信息信道，构造极化码。

基于上述实施例，本发明还提供了一种终端设备，其原理框图可以如图7所示。该终端设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏、温度传感器。其中，该终端设备的处理器用于提供计算和控制能力。该终端设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该终端设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种极化码构造方法。该终端设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该终端设备的温度传感器是预先在终端设备内部设置，用于检测内部设备的运行温度。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端设备的限定，具体的终端设备以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种终端设备，终端设备包括存储器、处理器及存储在存储器中并可在处理器上运行的极化码构造程序，处理器执行极化码构造程序时，实现如下操作指令：

计算水声信道所对应的信道状态信息估计值；

依据所述信道状态信息估计值，得到各个子信道估计信道对应子信道得到的极化译码，各个所述子信道用于构成所述水声信道；

依据各个所述子信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号；

依据所述传输信息信道，构造极化码。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种极化码构造方法，其特征在于，包括：

计算水声信道所对应的信道状态信息估计值；

依据所述信道状态信息估计值，得到估计信道所对应的极化译码，估计信道用于构成所述水声信道；

依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述估计信道在编译码环境下对应的子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号；

依据所述传输信息信道，构造极化码。

2.如权利要求1所述的极化码构造方法，其特征在于，所述计算水声信道所对应的信道状态信息估计值，包括：

计算所述输入训练序列在所述水声信道中被错误传输形成错误的接收训练序列所对应的误差率；

依据所述误差率，得到信道状态信息估计值。

3.如权利要求2所述的极化码构造方法，其特征在于，所述控制输入训练序列经所述水声信道进行传输以形成接收训练序列，包括：

在所述输入训练序列之前添加标识信号；

4.如权利要求1所述的极化码构造方法，其特征在于，所述依据所述信道状态信息估计值，得到估计信道所对应的极化译码，各个估计信道用于构成所述水声信道，包括：

根据所述包络功率，得到各个估计信道所对应的极化译码。

5.如权利要求4所述的极化码构造方法，其特征在于，所述依据所述信道状态信息估计值，计算接收信号的包络功率，所述接收信号为调制之后的所述极化编码经所述水声信道传输之后而形成的信号，包括：

获取用于调制所述极化编码的通信系统的各个子载波频率；

6.如权利要求1所述的极化码构造方法，其特征在于，所述依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述估计信道在编译码环境下对应的子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号，包括：

7.如权利要求6所述的极化码构造方法，其特征在于，所述依据各个所述子信道所对应的误码率，从各个所述子信道中挑选出设定数量的传输信息信道，包括：

从前至后从所述序列中挑选出设定数量的传输信息信道。

8.如权利要求6所述的极化码构造方法，其特征在于，所述总次数为

。

9.一种构造信道的系统，其特征在于，所述系统包括如下组成部分：

信号发送模块，用于向水声信道发送信号；

信道估计模块，用于比较所述发送信号和所述接收信号，得到信道状态信息估计值；

信道构造模块，用于根据所述水声信道对应的各个子信道的极化译码和极化编码之间的差异信息，构造出传输信息信道。

10.如权利要求9所述的构造信道的系统，其特征在于，所述信号发送模块包括标识信号添加模块，用于在发送信号之前设置标识信号。

11.一种极化码构造装置，其特征在于，所述装置包括如下组成部分：

译码模块，用于依据所述信道状态信息估计值，得到各估计信道所对应的极化译码，各个所述估计信道用于构成所述水声信道；

传输信息信道获取模块，用于依据各个所述估计信道所对应的所述极化译码和极化编码之间的差异信息，得到各个所述估计信道在编译码环境下对应的子信道中的传输信息信道，所述极化编码为所述译码未被译码之前且未经所述水声信道传输之前的信号；

极化模块，用于依据所述传输信息信道，构造极化码。

12.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的极化码构造程序，所述处理器执行所述极化码构造程序时，实现如权利要求1-8任一项所述的极化码构造方法的步骤。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有极化码构造程序，所述极化码构造程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的极化码构造方法的步骤。