[发明专利]基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法

权利要求书

1.基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：构造线性变换矩阵

进行水下光通信时，在光信号发射前，先使用数学运算软件进行编程并对基础矩阵进行克罗内克积运算，然后对编程和运算后的基础矩阵进行比特反序重排，使水下光通信中光信号的极化码编码在不考虑顺序问题的情况下直接进行递归运算，最后生成水下光通信中光信号的极化码编码线性变换矩阵并获取水下光通信中光信号的极化码的码长；

步骤二：无记忆信道合并

根据步骤一，先通过由基础矩阵构造生成的极化码编码线性变换矩阵将与极化码码长数目相等且不相关的N个独立的二进制离散无记忆信道以迭代的方式进行组合，再通过极化码编码线性变换矩阵将组合的N个独立的二进制离散无记忆信道线性变换合并成一个整体的矢量信道；

步骤三：矢量信道拆分

根据步骤二，先将由N个独立的二进制离散无记忆信道合并成的矢量信道根据信道转移概率拆分成相互影响且不独立的的N个二进制输入信道，使拆分后的二进制输入信道的传输效率最大化，实现信道的极化，然后得到与独立信道数量相同的比特信道并通过高斯近似法获取比特信道容量，其中容量大于预设容量阀值的比特信道为完全极化的比特信道；

步骤四：挑选比特信道

根据步骤三，先计算出完全极化的比特信道的巴氏参数值，然后根据计算结果选择其中巴氏参数值无限趋向于0的比特信道作为完全好的信道，之后根据计算结果选择其中巴氏参数值无限趋向于1的比特信道作为完全差的信道；

步骤五：完成极化码的编码

根据步骤四，先根据由基础矩阵构造生成的极化码编码线性变换矩阵将待传输的水下光通信原光信号信息线性映射为信息编码序列和休眠比特序列，然后用完全好的比特信道发送信息比特序列，使光信号信息在这完全好的比特信道中进行无干扰传输，然后用完全差的比特信道发送休眠比特序列，使光信号信息不在完全差的比特信道中传输，最后交由矩阵实验室完成水下光通信的极化码编码。

2.根据权利要求1所述的基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法，其特征在于：所述步骤一中，数据软件为矩阵实验室，并采用矩阵的乘法命令kron和中位操作倒序函数命令bitrevcover进行编程操作。

3.根据权利要求1所述的基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法，其特征在于：所述步骤四中，通过密度演进法进行巴氏参数的估算，密度演进法对比特信道的巴氏参数计算公式为：

4.根据权利要求3所述的基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法，其特征在于：公式中的为巴氏参数，定义为当发送信息为0时接收序列似然比的概率密度函数，再根据和计算的值，其中然后根据密度演进法公式计算出比特信道的巴氏参数

5.根据权利要求1所述的基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法，其特征在于：所述步骤四中，通过Monte-Carlo法进行巴氏参数的估算，Monte-Carlo法对比特信道的巴氏参数计算公式为：

6.根据权利要求5所述的基于信道合并拆分的水下光通信极化码编码法，其特征在于：公式中为巴氏参数，公式中向量服从二值分布，公式中和似然比通过接收向量和任意求得，再通过对取不同值以求平均来估算巴氏参数