水声通信是支撑海洋资源开发的关键技术之一。但是,水下传输环境复杂多变,水声通信信道多径效应严重、带宽受限、环境噪声高,这些特性都给水声通信系统的设计带来了极大的挑战。极化码是一类信道容量可达的信道编码方法,具有确定性的编码构造,可以用作水声通信的前向纠错（Forward Error Correction,FEC）码。由于窄带宽特性,水声通信信道中采用较短码长的极化码,而极化码的串行译码结构存在错误传播问题,影响译码性能,在水声通信中适合采用可并行结构的置信传播（Belief Propagation,BP）译码算法。但是,水声信道严重的多径效应会使极化码的BP译码算法的性能出现退化,在信道条件恶劣时往往不能正确译码,一种有效方法是采用混合自动重传请求（Hybrid Automatic Repeat re Quest,HARQ）保证通信的可靠性。因此,论文研究水声通信中极化码的译码算法和基于极化码的HARQ策略。针对水声通信信道下极化码BP译码算法性能退化的问题,论文提出了一种基于信息后处理的BP译码优化方法。极化码的固有结构使其因子图存在较多环,同时水声通信信道的多径效应会使比特之间产生关联,形成新的环。论文在解析水声通信信道下极化码BP译码算法出错类型的基础上,提出了基于振荡修正和比特翻转的信息后处理方法,抑制环内错误软信息的传递。仿真和实测信道数据的分析结果表明,所提出的基于信息后处理的极化码BP译码算法具有更好的纠错性能,同时在中高信噪比下其额外的译码时延可以忽略不计。为了提高水声通信的可靠性,论文提出了水声通信中基于置信度的极化码HARQ策略（Reliability-Based Hybrid Automatic Repeat re Quest,RB-HARQ）,在增量冗余（Incremental Redundancy,IR）HARQ策略的基础上,利用接收端BP译码输出的对数似然比（Log-Likelihood Ratio,LLR）信息作为比特可靠程度的度量,重传可靠度低的信息比特;同时针对RB-HARQ策略接收端反馈数据量过大的问题,提出了基于置信度的分割选择反馈（Reliability-Based Segment-Selective Feedback,RBSSF）HARQ策略,将信息比特分成相同大小的若干个集合,通过计算集合的平均置信度来选择重传可靠度低的集合,接收端只反馈集合索引以减少反馈比特数目。仿真和实测信道数据的分析结果表明,相比于软合并（Chase Combining,CC）HARQ策略,所提出的两种RBHARQ策略均可以获得额外的编码增益,提升了纠错性能,同时经过反馈比特数目优化后的RBSSF-HARQ策略相比于优化前的RB-HARQ策略提升了吞吐率性能。