CN111049616B - 适用于ocdma系统的二维变码重光正交码的构造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，获取素数阶、非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方得到对应的MOLS组，并将所述MOLS组转置和升序合并排列后得到第一波长跳频序列和第二波长跳频序列，获取码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，获取特殊元素集，并且所述特殊元素集中的元素个数为码重数，并根据设定的码字间隔，将合格码字间隔转换成对应“0，1”序列，得到合格码字，将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列中的设定的多个元素的对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲“1”上，得到二维变码重光正交码，增加码容量，提高系统稳定性。

Description

适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法。
背景技术
光码分多址技术在不同用户之间异步共享整个信道，语音、图像、视频等多媒体应用需要不同服务质量才能正确接收，可通过可变码重或可变码长编码技术来实现。不同用户及业务对服务质量(Quality of Service，QoS)要求不同，具有高QoS要求用户使用较高码重码字进行信息传输，该二维变码重光正交码的构造方法能帮助实现灵活多样的服务，用于OCDMA系统的地址码应具有以下两个特征：(1)自相关峰值尽可能大，旁瓣尽可能小；(2)任意两个码字的互相关值尽可能小。目前在构造二维地址码中波长跳频序列方法以素数码(PC)、光正交码(OOC)、一次重合跳频码(OCFHC)、二次全等跳频码(QCHC)等为主，波长数选择受限，都需以素数为基础；变码重光正交码构造大多利用均衡不完全区组设计(BIBD)，该方法只能满足两个不同的码重，存在构造的二维变码重地址码存在码容量小，相关性不稳定等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，增加码容量，提高系统稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，包括：
获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列，其中，n为奇正整数；
获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列；
根据码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码；
获取特殊元素和码重数，并转换合格码字间隔得到合格码字；
将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列的多个元素对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码脉冲上，得到二维变码重光正交码。
其中，所述获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列，包括：
获取n元集S和所述S上的n阶拉丁方A，并根据所述S中的不同非零整数与n的阶值为1，并结合获取的素数阶构建完备MOLS组。
其中，所述获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列，还包括：
将所述完备MOLS组转置后得到完备转置MOLS组，并将所述完备转置MOLS组所有行的前两列按升序合并排列得到第一波长跳频序列和第一码字容量。
其中，所述获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列，包括：
获取n元集S1和所述S1上的n阶拉丁方A1，并根据所述S1中的不同非零整数与n的阶值为1，并结合获取的非素数幂奇数阶构建设定数目MOLS组。
其中，所述获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列，还包括：
将所述设定数目MOLS组转置得到设定数目转置MOLS组，并将所述设定数目转置MOLS组的所有行设定列按升序合并排列后得到第二波长跳频序列和第二码字容量。
其中，所述根据码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，包括：
获取码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，并且当所述自相关限集和互相关限等于1时，获取满足设定值的码字基数和所述码重集。
其中，获取特殊元素集和码重数，并转换合格码字间隔得到合格码字，包括：
获取特殊元素集作为码字间隔，并且所述特殊元素集中的元素个数为所述码重数，并根据设定的码字间隔，得到部分间隔集元素，进而得到不同码重特殊元素组，并将合格码字间隔转换成对应“0，1”序列，得到合格码字。
其中，将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列的多个元素对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲上，得到二维变码重光正交码，包括：
将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列中的设定的多个元素的对应波长映射到所述对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲上，得到二维变码重光正交码，并且所述设定数目MOLS组中的有效波长大于或者等于所述一维严格变码重光正交码的设定码重数。
本发明的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，获取素数阶、非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方得到对应的MOLS组，并将所述MOLS组转置和升序合并排列后得到第一波长跳频序列和第二波长跳频序列，获取码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，获取特殊元素集作为码字间隔，并且所述特殊元素集中的元素个数为码重数，并根据设定的码字间隔，得到部分间隔集元素，并将合格码字间隔转换成对应“0，1”序列，得到合格码字，将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列中的设定的多个元素的对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲上，得到二维变码重光正交码，增加码容量，提高系统稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明提供一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，包括：
S101、获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列。
具体的，设S为n元集{0,1,2,···n-1}，A为S上一个n阶拉丁方，其每行每列各元素aij仅出现一次。令n为奇正整数，r、s为S中不同非零整数，使得(r,n)＝1，(s,n)＝1。当A、B均为n×n阶方阵，且为S上一对n阶正交拉丁方，其i行j列上元素为：
Figure GDA0002692765390000041
对于获取的素数阶N＝Pe，Pe为GF域，则N阶完备MOLS组
Figure GDA0002692765390000042
其中：
Figure GDA0002692765390000043
将所述完备MOLS组Am转置得到完备转置MOLS组
Figure GDA0002692765390000044
再将所述完备转置MOLS组
Figure GDA0002692765390000045
所有行前两列重新升序合并排列，得到第一波长跳频序列Hf1(0≤f≤N×(N-1)-1)，第一码字容量Φ＝N×(N-1)。
S102、获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列。
具体的，设S1为n元集{0,1,2,···n-1}，A1为S1上一个n阶拉丁方，其每行每列各元素aij仅出现一次。令n为奇正整数，r、s为S1中不同非零整数，使得(r,n)＝1，(s,n)＝1。当A1、B1均为n×n阶方阵，且为S1上一对n阶正交拉丁方，其i行j列上元素为：
Figure GDA0002692765390000051
对于获取的非素数幂奇数阶
Figure GDA0002692765390000052
为素数，ek为正整数，则N阶设定数目MOLS组
Figure GDA0002692765390000053
0≤i,j≤N-1，其中，l指小于N且与N互质的正整数，其中：
Figure GDA0002692765390000054
将所述设定数目MOLS组Al转置得到设定数目转置MOLS组
Figure GDA0002692765390000055
再将所述设定数目转置MOLS组
Figure GDA0002692765390000056
所有行前两列重新升序合并排列，得到第二波长跳频序列
Figure GDA0002692765390000057
第二码字容量
Figure GDA0002692765390000058
举例来说，以N＝21，j＝0，l∈{1,2,4,5,8,10,11,13,16,17,19,20}为例构造部分MOLS波长序列如表一所示：
表1部分MOLS波长序列
序号 波长序列
H<sub>0</sub> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
H<sub>1</sub> 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
H<sub>2</sub> 0 4 8 12 16 20 3 7 11 15 19 2 6 10 14 18 1 5 9 13 17
H<sub>3</sub> 0 5 10 15 20 4 9 14 19 3 8 13 18 2 7 12 17 1 6 11 16
H<sub>4</sub> 0 8 16 3 11 19 6 14 1 9 17 4 12 20 7 15 2 10 18 5 13
H<sub>5</sub> 0 10 20 9 19 8 18 7 17 6 16 5 15 4 14 3 13 2 12 1 11
H<sub>6</sub> 0 11 1 12 2 13 3 14 4 15 5 16 6 17 7 18 8 19 9 20 10
H<sub>7</sub> 0 13 5 18 10 2 15 7 20 12 4 17 9 1 14 6 19 11 3 16 8
H<sub>8</sub> 0 16 11 6 1 17 12 7 2 18 13 8 3 19 14 9 4 20 15 10 5
H<sub>9</sub> 0 17 13 9 5 1 18 14 10 6 2 19 15 11 7 3 20 16 12 8 4
H<sub>10</sub> 0 19 17 15 13 11 9 7 5 3 1 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2
H<sub>11</sub> 0 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
S103、根据码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码。
具体的，获取码长L、码重集W、自相关限集Λ和互相关限λc构建一维严格变码重光正交码(1D-VWOOC)(L,W,Λ,λc,Q)，其中，
Figure GDA0002692765390000059
并且当所述自相关限集和互相关限等于1时，选所需码重集W＝{ω1,ω2,···ωi}及码字基数|C|，且上下限分别满足：
Figure GDA0002692765390000061
Figure GDA0002692765390000062
其中，
Figure GDA0002692765390000063
Figure GDA0002692765390000064
Figure GDA0002692765390000065
Figure GDA0002692765390000066
S104、获取特殊元素和码重数，并转换合格码字间隔得到合格码字。
具体的，选一组特殊元素Y＝{Y1,Y2,···,Yi}作为相邻“1”的码字间隔，所述特殊元素集中的元素个数等于需要的码重数ω，这组元素中最大数Ymax满足以下条件：
Figure GDA0002692765390000067
并根据设定的码字间隔，得到的部分间隔集元素不能重复，否则舍去重新寻找每组间隔元素，进而得到不同码重特殊元素组，其中，每个特殊元素组中的部分间隔集元素均不重复，并将合格码字间隔转换成对应“0，1”序列，得到合格码字，其中，码字码长满足L≥2Ymax+1，并根据该合格码字的限定条件构造码字满足相关限制为1的条件。
举例来说，L＝25,W＝{4,3,2},Λ＝1,λc＝1为例，构造SVWOOC码字序列如表二所示：
表2 SVWOOC码字序列表
Figure GDA0002692765390000068
Figure GDA0002692765390000071
S105、将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列的多个元素对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码脉冲上，得到二维变码重光正交码。
具体的，将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列中的设定的ω个元素的对应波长映射到所述一维严格变码重光正交码的ω脉冲“1”上，得到二维变码重光正交码(2D-VWOOC)，当MOLS取非素数幂阶可构造
Figure GDA0002692765390000072
个二维变码重光正交码(L×N,ω,λa,λc)，明显比1D-VWOOC扩大了
Figure GDA0002692765390000073
倍，并且所述设定数目MOLS组中的有效波长大于或者等于所述一维严格变码重光正交码的设定码重数，具体为：
L≥Max(ω1,ω2,···,ωx)
其中，L是MOLS中有效波长数，Max(ω1,ω2,···,ωx)是SVWOOC中最大码重数，举例来说，构造了基于(0,1,5,12)的2D-VWOOC(21×25,{4,3,2},{1,1,1},1,{1/3,1/3,1/3})码字序列，跳频方案为
Figure GDA0002692765390000074
l为小于N且与N互质的正整数，如表三所示：
表3跳频方案与跳频扩时码的对应关系表
Figure GDA0002692765390000075
采用MOLS构造的所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列，使得波长数选择突破素数幂限制，提高了波长数选择的自由度，使得构造所述二维变码重光正交码获取更大的码字容量，并且所述二维变码重光正交码可根据需求选用多个不同码重，供不同用户的不同QoS需求，与其他扩时序列相比提供更加灵活的QoS要求，并且二维变码重光正交码的最大互相关值为1，拥有更好的误码性能，提供灵活的通信质量适用于光码分多址通信网络中。
本发明的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，获取素数阶、非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方得到对应的MOLS组，并将所述MOLS组转置和升序合并排列后得到第一波长跳频序列和第二波长跳频序列，获取码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，获取特殊元素集作为码字间隔，并且所述特殊元素集中的元素个数为所述码重数，并根据设定的码字间隔，得到部分间隔集元素，并将合格码字间隔转换成对应“0，1”序列，得到合格码字，将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列中的设定的多个元素的对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲上，得到二维变码重光正交码，增加码容量，提高系统稳定性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，包括：
获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列，其中，n为奇正整数；
获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列；
根据码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码；
获取特殊元素和码重数，并转换合格码字间隔得到合格码字；
将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列的多个元素对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码脉冲上，得到二维变码重光正交码。
2.如权利要求1所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，所述获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列，包括：
获取n元集S和所述S上的n阶拉丁方A，并根据所述S中的不同非零整数与n的阶值为1，并结合获取的素数阶构建完备MOLS组。
3.如权利要求2所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，所述获取素数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第一波长跳频序列，还包括：
将所述完备MOLS组转置后得到完备转置MOLS组，并将所述完备转置MOLS组所有行的前两列按升序合并排列得到第一波长跳频序列和第一码字容量。
4.如权利要求1所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，所述获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列，包括：
获取n元集S1和所述S1上的n阶拉丁方A1，并根据所述S1中的不同非零整数与n的阶值为1，并结合获取的非素数幂奇数阶构建设定数目MOLS组。
5.如权利要求4所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，所述获取非素数幂奇数阶和n元集中的n阶拉丁方，转置合并后得到第二波长跳频序列，还包括：
将所述设定数目MOLS组转置得到设定数目转置MOLS组，并将所述设定数目转置MOLS组的所有行设定列按升序合并排列后得到第二波长跳频序列和第二码字容量。
6.如权利要求5所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，所述根据码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，包括：
获取码长、码重集、自相关限集和互相关限构建一维严格变码重光正交码，并且当所述自相关限集和互相关限等于1时，获取满足设定值的码字基数和所述码重集。
7.如权利要求6所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，获取特殊元素集和码重数，并转换合格码字间隔得到合格码字，包括：
获取特殊元素集作为码字间隔，并且所述特殊元素集中的元素个数为所述码重数，并根据设定的码字间隔，得到部分间隔集元素，进而得到不同码重特殊元素组，并将合格码字间隔转换成对应“0，1”序列，得到合格码字。
8.如权利要求7所述的一种适用于OCDMA系统的二维变码重光正交码的构造方法，其特征在于，将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列的多个元素对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲上，得到二维变码重光正交码，包括：
将所述第一波长跳频序列和所述第二波长跳频序列中的设定的多个元素的对应波长映射到对应所述一维严格变码重光正交码的脉冲上，得到二维变码重光正交码，并且所述设定数目MOLS组中的有效波长大于或者等于所述一维严格变码重光正交码的设定码重数。
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