[發明專利]一種光正交碼構造方法

有效

• 申請號: 201410370762.0
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104158618B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 彭茂;張媛;王廷春
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04J14/00
• 分類號: H04J14/00;H04J13/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 楊楠

技術領域

本發明涉及一種光正交碼構造方法，屬于光通信技術領域。

背景技術

光碼分多址（OCDMA）是將碼分多址（CDMA）通信技術與光纖通信技術相結合的一種新型通信方式。OCDMA充分利用了光纖的巨大帶寬資源，結合電CDMA的優點，具有異步、寬帶、可靠和隨機接入等特點。在OCDMA系統中，每個用戶被分配唯一的、且相關特性好的光地址碼來相互標識和區別，實現共享信道隨機通信。由于光正交碼（OOC）具備良好的自相關合乎相關特性，OOC常用來實現OCDMA的地址碼設計。

長度為v、重量為k的光正交碼通常記作(?v,k,???????????????????????????????????????????????,)-OOC?，其中和分別為碼字的自相關和互相關上界。目前工業界已有的OOC設計方案通常采用差集、有限域、有限集合、組合設計等數學方法，但是這些方法通常只適用于特定的v、k、、參數，而在一般的參數設定下如何設計碼字較多的OOC當前并無有效方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種光正交碼構造方法，對于任意碼長、碼重、自相關系數和互相關系數，均可構造出具有較大容量的光正交碼。

本發明采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種光正交碼構造方法，所述光正交碼的碼長、重量、自相關上界、互相關上界分別為v、k、、，該方法包括以下步驟：

步驟1、先隨機生成碼長為v、重量為k的碼字，然后挑出滿足自相關上界限制的碼字作為無向圖的頂點，并在滿足互相關上界限制的碼字之間添加邊，得到無向圖G；步驟2、求解所述無向圖G的在線最大團問題；

步驟3、將求得的最大團轉化為光正交碼。

進一步地，本發明使用基于引導變異的進化算法求解所述無向圖G的在線最大團問題，包括以下步驟：

1）進行編碼轉換：將最大團問題轉換到進化算法所能處理的0-1序列搜索空間中；

2）生成種群：

a）記個體0-1序列的最大長度為n，在n個頂點的圖G中，隨機選取n/2個點，設為點集D，在D的基礎上隨機刪點得到控制集D'，從D'之外的頂點中隨機添加點到D'中，直到使其成為極大團，記為D''，即得到種群中的一個新個體；

b）重復步驟a）所述的過程N次，即得到有N個個體的進化算法種群，其中N是正整數；

3）遺傳變異：

c)令時間t=0，記N個初始解分別為?，其中為n維0-1向量；

d)從N個解中留取其中較好的M個解，設為，其中的頂點數最多；

e)定義引導向量為：

其中為進化算法的學習系數；

f)對進行變異系數為、引導向量為的引導變異，其中為介于0和1之間的實數：?

設，其中每一元素以概率發生變異，若變異，則以概率成為1，以概率成為0；

g)記步驟f)所生成的新的0-1向量為y，對向量y進行如生成種群中步驟a)的修復過程，得到種群中的一個新個體；

h)重復進行步驟f)和g)兩步，直到生成N-M個新解，連同生成種群中步驟b)中留取的M個好解，組成新一代的種群；

i)令t=t+1，判斷此時生成的種群是否收斂為同一解，或者遺傳變異次數t達到預設的上界，如果成立，則遺傳變異過程結束；否則，循環執行步驟d)--h)；

4）換點更新：

j)記遺傳變異階段返回的最優解為s，對向量s進行如生成種群中步驟a)的修復過程?T?次，得到T個新個體構成的備份集合；

k)令時間t=0，隨機生成一個滿足自相關限制的碼字c，替換圖G中的一個隨機頂點，更新圖G；

l)對備份集合中的每一個個體，刪除其中與碼字c不相鄰的頂點，并用生成種群中步驟a)所述過程進行修復；

m)令t=t+1，判斷t是否達到預設的換點次數上限，如果成立，則換點更新過程結束；否則，循環執行步驟k)--l)。

相比現有技術，本發明技術方案及其優選技術方案具有以下有益效果：