CN109039523A - 一种大零相关区二维单极性码的构造方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光地址码技术改进领域，提供了一种大零相关区二维单极性码的构造方法，包括：S1、构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；S2、构造频域的零碰撞区序列；S3、以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码。大零相关区二维单极性码，其ZCZ长度远大于其对应的一维序列ZCZ长度。只要用户之间的延迟在零相关区内，所有码字完全正交，这将完全消除二维OCDMA系统的多址干扰，也可以消除二维OCDMA系统的远近效应。

Description

一种大零相关区二维单极性码的构造方法及系统
技术领域
本发明属于光地址码技术改进领域，尤其涉及一种大零相关区二维单极性码的构造方法。
背景技术
光码分多址(OCDMA)具有宽带、安全和随机即时接入等特点，是未来高速局域网和接入网的最佳方案之一。按自由度分可以分为一维OCDMA系统和二维OCDMA系统，二维OCDMA系统的地址码不仅在时域上扩展，同时还在波长上扩展，称为二维光正交码。
目前，国内外的许多学者已构造了多类二维OCDMA地址码。基于素数码(Primecode)，Tancevski.L等构造了PC/PC和EQC/PC，PC/PC码的自相关限为0，互相关限为1，EQC/PC的自相关限为0，互相关限为2。万生鹏等基于素数码和光正交码，构造了PC/OOC码，它的自相关限为0，互相关限为1。周秀丽等基于RS码，构造了多倍长多波长RS码，它的自相关限为0，互相关限为1。殷洪玺等构造了二维OCFHC/OOC码和二维变重码，互相关限为1。李传起等构造了二维QPC码，互相关限为1。Lee和Seo利用两个不同的一维OOC分别在时域和频域扩展，构造的二维光正交码的码重为3，互相关限为1。Kwong和Yang利用素数跳频码控制时域和频域，构造的二维光正交码的码长为素数，互相关限等于1。Kwong等采用素数码及其循环序列为频域扩频序列，一维OOC为时域扩频序列，波长数为素数之乘积，二维光正交码的互相关限等于1。E.S.Shivaleela等利用有限域直接构造了二维光正交码，互相关限等于1。Jen-Hao Tien和Yang等构造了互相关限为2的二维码，增加了码字容量，但增加了用户之间的多址干扰。S.Kim和K.Yu构造了三维光正交码，分别在时域/频域/空域(或偏振域)进行扩展，其码字容量大大增加，但系统实现难度大，相关的后续研究较少。
同步地址码用在同步OCDMA系统中，仅要求地址码在相对时延为0时的互相关值为零、自相关峰值较高即可，例如在无线通信中广泛应用的Walsh序列。而异步地址码用在异步OCDMA系统中，它要求地址码在零时延处的自相关函数值较大、在非零时延处的自相关函数值与所有时延处的互相关函数值较小。准同步地址码的要求介于两者之间，它仅要求地址码具有较高的自相关峰值，在一定的时延范围之内的自相关值和互相关值较低。特别地，通过合理的设计，准同步地址码可以在一定时延范围内，自相关旁瓣和互相关值等于零，从而在这个时延范围内实现理想的地址码性能。
对于准同步OCDMA系统地址码，吉建华等构造了无碰撞区双极性跳频码，可以消除多址干扰和差拍噪声，但其ZCZ长度只能等同于其对应的一维序列ZCZ长度。此外，吉建华等构造了一种具有零相关窗的二维光正交码的形成方法及装置，同样，其ZCZ长度只能等同于其对应的一维序列ZCZ长度。由于已有文献构造的二维地址码ZCZ长度受限，对二维准同步OCDMA系统的同步性能要求较高，即提高了用户之间的延时精度要求。因此，目前二维准同步OCDMA系统难以实用化。
已有文献构造的零相关区二维单极性码的ZCZ长度受限，只能等同于其对应的一维序列ZCZ长度，这提高了用户之间的延时精度要求，导致二维准同步OCDMA系统难以实用化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大零相关区二维单极性码的构造方法，旨在解决上述的技术问题。
本发明是这样实现的，一种大零相关区二维单极性码的构造方法，所述构造方法包括以下步骤：
S1、构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；
S2、构造频域的零碰撞区序列；
S3、以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中的LA码基序列长为156，码重为8，零相关区为16。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中的零碰撞区序列的频率数为8，码长为8，码字容量为4，零碰撞区为1。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S3中二维单极性码的零相关区长度大于等于32。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S3中构成大零相关区二维单极性码的码字的码长为156，码重为8，码字容量为4，零相关区长度为32，码字零相关区之外的相关函数峰值为1。
本发明的另一目的在于提供一种大零相关区二维单极性码的构造系统，所述构造系统包括：
LA码构模块，用于构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；
零碰撞区序列构建模块，用于构造频域的零碰撞区序列；
大零相关区二维单极性码构建模块，用于以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码。
本发明的进一步技术方案是：所述LA码构模块中的LA码基序列长为156，码重为8，零相关区为16。
本发明的进一步技术方案是：所述序列构建模块中的零碰撞区序列的频率数为8，码长为8，码字容量为4，零碰撞区为1。
本发明的进一步技术方案是：所述二维单极性码构建模块中二维单极性码的零相关区长度大于等于32。
本发明的进一步技术方案是：所述二维单极性码构建模块中构成大零相关区二维单极性码的码字的码长为156，码重为8，码字容量为4，零相关区长度为32，码字零相关区之外的相关函数峰值为1。
本发明的有益效果是：大零相关区二维单极性码，大大降低了二维准同步OCDMA系统的同步性能要求，即用户之间的延迟只要求在32切普之内，所有码字完全正交，这将完全消除二维OCDMA系统的多址干扰，也可以消除二维OCDMA系统的远近效应。由于零相关区长度大大增加，降低了对二维准同步OCDMA系统的延时精度要求，可应用于光接入网、光局域网、光码标记交换网络、光纤传感器网等。
附图说明
图1是本发明实施例提供的大零相关区二维单极性码的构造方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的codel的周期字相关值的示意图。
图3是本发明实施例提供的code2的周期字相关值的示意图。
图4是本发明实施例提供的code3的周期字相关值的示意图。
图5是本发明实施例提供的code4的周期字相关值的示意图。
图6是本发明实施例提供的code1与code2的周期字相关值的示意图。
图7是本发明实施例提供的codel与code3的周期字相关值的示意图。
图8是本发明实施例提供的code1与code4的周期字相关值的示意图。
图9是本发明实施例提供的code2与code3的周期字相关值的示意图。
图10是本发明实施例提供的code2与code4的周期字相关值的示意图。
图11是本发明实施例提供的code3与code4的周期字相关值的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的大零相关区二维单极性码的构造方法，其详述如下：
一种大零相关区二维单极性码的构造方法，其特点是，ZCZ长度远大于其对应的一维序列ZCZ长度。构造方法包括如下步骤：S1、构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；S2、构造频域的零碰撞区序列；S3、将零相关区的时域零相关区扩频序列与频域的零碰撞区序列结合，构成大零相关区二维单极性码。
步骤S1，构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；设m，ZCZ为正整数，其中m代表基本脉冲的个数，ZCZ代表零相关区的长度，由基本脉冲数m和零相关区长度ZCZ就可以构造出LA码的基序列，并设该基序列的长度为N，用s＝{s1，s2，…，sN}表示基序列，用{δi，i＝1，2，…，m}表示基序列中对应的基本脉冲间隔，假设m个基本脉冲的分布位置分别为x1，x2，…，xm，并且假设0≤x1≤x2≤…≤xm≤N-1。
当LA码基序列的脉冲数m＝8，ZCZ为16时，LA码基序列为：
该LA码基序列码长为156，码重为8，各个脉冲位置为
xi＝O，16，33，51，71，90，112，135。
步骤S2，构造频域的零碰撞区序列；采用已知的零相关序列，可以构造频域的零碰撞序列：
该零碰撞区序列采用的频率数为8，码长为8，码字容量为4，零碰撞区为1。
步骤S3，以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码，以零碰撞区序列的每个对应波长，控制时间扩频伪随机序列中对应码片的波长。也就是说，时间扩频伪随机序列中对应的码片信号，采用零碰撞区序列的对应波长。两者有机结合，构成大零相关区二维单极性码，如表1所示。
表1中所示码字的零相关区为32。
表2所示周期相关函数值。
如图2-5所示，四个地址码在零时延处的周期自相关值都等于码重8，四个地址码的零相关区长度分别为32，70，32，70，远远大于LA序列的零相关区长度16。所有地址码的旁瓣峰值都为1，这是仅次于最理想旁瓣峰值的特性，可以满足OCDMA对地址码的要求。
如图6-11所示，各个码字的互相关相关函数的ZCZ最小为32，也就是说，如果任意两个码字之间相对延时在32切普之内，码字的互相关值为0，即可以完全用户之间的消除多址干扰。在零相关区外，各个地址码之间的互相关函数的最大值等于1。综上所述，构成的大零相关区二维单极性码，该码字的码长等于156，码重为8，码字容量为4，零相关区长度为32，码字零相关区之外的相关函数峰值等于1。而采用同样长度156的LA基序列，已有文献和专利构造的二维OCDMA地址码的零相关区长度为16，远小于本专利构造的二维地址码的零相关区长度32。因此，本专利构造的大零相关区二维单极性码，由于零相关区长度大大增加，降低了对二维准同步OCDMA系统的同步性能要求，即降低了对二维准同步OCDMA系统的延时精度要求。例如，用户之间的延迟只要求在32切普之内(而已有文献和专利构造的二维OCDMA地址码，用户之间的延迟要求在16切普之内)，所有码字完全正交，这将完全消除二维OCDMA系统的多址干扰，也可以消除二维OCDMA系统的远近效应。因此，本发明构造的大零相关区二维单极性码，可应用于光接入网、光局域网、光码标记交换网络、光纤传感器网等。
大零相关区二维单极性码，其特点是ZCZ长度远大于其对应的一维序列ZCZ长度，克服了已有二维单极性地址码的ZCZ长度只能等同于其对应的一维序列ZCZ长度的不足。采用同样长度156的LA基序列，已有文献和专利构造的二维OCDMA地址码，零相关区长度为16，而本专利构造的二维OCDMA地址码的零相关区长度为32。因此，本专利构造的新型大零相关区二维单极性码，大大降低了二维准同步OCDMA系统的同步性能要求，即用户之间的延迟只要求在32切普之内，所有码字完全正交，这将完全消除二维OCDMA系统的多址干扰，也可以消除二维OCDMA系统的远近效应。
因此，大零相关区二维单极性码，由于零相关区长度大大增加，降低了对二维准同步OCDMA系统的延时精度要求，可应用于光接入网、光局域网、光码标记交换网络、光纤传感器网等。
本发明的另一目的在于提供一种大零相关区二维单极性码的构造系统，所述构造系统包括：
LA码构模块，用于构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；
零碰撞区序列构建模块，用于构造频域的零碰撞区序列；
大零相关区二维单极性码构建模块，用于以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码。
所述LA码构模块中的LA码基序列长为156，码重为8，零相关区为16。
所述序列构建模块中的零碰撞区序列的频率数为8，码长为8，码字容量为4，零碰撞区为1。
所述二维单极性码构建模块中二维单极性码的零相关区长度大于等于32。
所述二维单极性码构建模块中构成大零相关区二维单极性码的码字的码长为156，码重为8，码字容量为4，零相关区长度为32，码字零相关区之外的相关函数峰值为1。
大零相关区二维单极性码，由于零相关区长度大大增加，降低了对二维准同步OCDMA系统的延时精度要求，可应用于光接入网、光局域网、光码标记交换网络、光纤传感器网等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大零相关区二维单极性码的构造方法，其特征在于，所述构造方法包括以下步骤：
S1、构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；
S2、构造频域的零碰撞区序列；
S3、以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码。
2.根据权利要求1所述的构造方法，其特征在于，所述步骤S1中的LA码基序列长为156，码重为8，零相关区为16。
3.根据权利要求2所述的构造方法，其特征在于，所述步骤S2中的零碰撞区序列的频率数为8，码长为8，码字容量为4，零碰撞区为1。
4.根据权利要求3所述的构造方法，其特征在于，所述步骤S3中二维单极性码的零相关区长度大于等于32。
5.根据权利要求4所述的构造方法，其特征在于，所述步骤S3中构成大零相关区二维单极性码的码字的码长为156，码重为8，码字容量为4，零相关区长度为32，码字零相关区之外的相关函数峰值为1。
6.一种大零相关区二维单极性码的构造系统，其特征在于，所述构造系统包括：
LA码构模块，用于构造具有零相关区的时域零相关区扩频序列LA码；
零碰撞区序列构建模块，用于构造频域的零碰撞区序列；
大零相关区二维单极性码构建模块，用于以LA码的基序列为时间扩频伪随机序列，以零碰撞区序列为波长跳频伪随机序列，构成大零相关区二维单极性码。
7.根据权利要求6所述的构造系统，其特征在于，所述LA码构模块中的LA码基序列长为156，码重为8，零相关区为16。
8.根据权利要求7所述的构造系统，其特征在于，所述序列构建模块中的零碰撞区序列的频率数为8，码长为8，码字容量为4，零碰撞区为1。
9.根据权利要求8所述的构造系统，其特征在于，所述二维单极性码构建模块中二维单极性码的零相关区长度大于等于32。
10.根据权利要求9所述的构造系统，其特征在于，所述二维单极性码构建模块中构成大零相关区二维单极性码的码字的码长为156，码重为8，码字容量为4，零相关区长度为32，码字零相关区之外的相关函数峰值为1。
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