适用于可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法，用于解决现有技术中存在的波数选择有限制以及大码集和低互相关值难以兼得的技术问题，实现步骤为：根据素数域上的不可约多项式生成伽罗华域；根据伽罗华域上的二次多项式生成映射序列；根据映射序列将相应波长映射到一维光地址码的脉冲上得到二维光地址码；将二维光地址码进行分组并给每一个可见光通信中的LEDs通信终端分配一组码字。本发明专利技术通过伽罗华域上的二次多项式生成映射序列，使得二维光地址码波数的选择更加灵活，并且二维光地址码的分组特使得可见光通信网络既可以容纳更多的用户，又抑制了同一个LEDs照明通信终端覆盖范围下的多用户干扰。

【技术实现步骤摘要】
适用于可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种可见光光码分多址通信系统中二维光地址码的构造方法，可用于对多用户随机接入、抗干扰和系统容量有较高要求的可见光通信中。
技术介绍
基于LEDs照明的可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)技术，照明的同时可以提供通信。相比其它室内无线通信方式，VLC具有大容量、免频谱申请、抗电磁干扰、安全性高，低成本，绿色环保等的特点，使其适应于更多室内环境。例如，在医院和飞机等禁止电磁波的环境中，电磁波会干扰仪器的正常使用，甚至可能产生严重后果，抗电磁干扰的可见光通信是最好选择。随着互联网技术的高速发展，以信息技术为基础的数字空间急速扩张，室内数据流量正快速增长，利用可见光通信提高室内通信网络性能具有广泛的应用前景。在可见光通信系统中，多用户处在同一LEDs设备通信覆盖范围，通过同一个LEDs设备传送信息时，需要多址策略保证多用户有效接入和使用网络。可见光通信网络中已有的主流多址复用技术主要包括光时分复用(OTDM)、光波分复用(OWDM)和光码分多址(OCDMA)。OTDM和OWDM系统分别通过给不同用户分配时隙和波长来实现多用户通信。OTDM和OWDM系统有许多不足之处，例如带宽资源利用率较低，要求精准时间同步。OCDMA技术在发送端通过编码器将不同用户的数据比特“1”编码为专属的码字(比特“0”不编码，即为全零码)，来区分不同用户发送的数据，在接收端通过解码器将接收信号与本地码字进行卷积来解码出数据。OCDMA技术能充分利用带宽资源，允许更多的用户随机共享信道。在OCDMA技术的实际应用过程中，构造性能优良的光地址码是主要任务之一。在使用时域上扩频的一维光地址码时，OCDMA系统要容纳更多的用户，必须增加码字长度。码字长度增加则导致用户数据比特率的下降，码片脉冲位的控制难度增大。同时，对于多用户、长码字的OCDMA系统，随着用户数量的增加，多址干扰增大，系统性能下降。为了增加系统的码容量，提升系统性能，需要一种性能更好、码容量更大的地址码。通过在时域扩频/频域跳频对波长片和时间片进行适当组合，在时域和频域同时进行编码和信道复用，可以构造出二维光地址码，能有效提高带宽利用率，大大增加码字容量，提升系统性能。在二维光地址码构造的研究上，国内外部分学者提出了以下构造方案：西南交通大学梁宏斌等人在“ConstructionsofOptimal2-DOpticalOrthogonalCodesviaGeneralizedCyclotomicClasses”(PublishedinIEEETransactionsonInformationTheory,Volume:61,Issue:1,Page(s):688–695,Jan.2015.)中通过广义割圆类提出了同时具有AM-0PPTS(atmostonepulseper-timeslot)和AT-OPPW(atmostonepulseperwavelength)限制的二维光正交码(Two-DimensionalOpticalOrthogonalCodes，2-DOOCs)，并且通过向同时具有AM-0PPTS和AT-OPPW限制的2-DOOCs添加新的码字，可以很容易的获得具有AT-OPPW限制的2-DOOCs，或者具有AT-OPPW限制的2-DOOCs，但是基于抽象代数理论的构造方法比较复杂，不容易通过编译码器件实现灵活快速编码，并且构造参数之间相互影响，无法通过单独地改变某一个参数而不影响其他参数的情况下，改变码字的性能。电子科技大学的万生鹏等人在“Two-DimensionalOpticalCDMADifferentialSystemWithPrime/OOCCodes”(PublishedinIEEEPhotonicsTechnologyLetters,vol.13,pp.1373–1375,Dec.2001.)中通过结合现有的一维光地址码PCs(PrimeCodes)和OOCs，将PCs用于时域扩频，OOCs用于频域跳频，提出了二维组合码Prime/OOCs。这种二维码复杂度低，构造简单，易于实现，但是在构造过程中码长、码重和波数同样相互影响。Yu-CheiLin等人在“ConstructionofOptimal2DOpticalCodesUsing(n,w,2,2)OpticalOrthogonalCodes”(PublishedinIEEETransactionsonCommunications,Volume:59,Issue:1,Page(s):194-200,January2011.)中通过素数序列将不同的波长映射到时域扩频OOCs相应的脉冲“1”上，得到了一种新型的二维光地址码。由于波长的映射规则是由素数序列决定，与用来进行时域扩频的OOCs相互独立。所以在构造MWOOCs过程中，可以通过单独增加码长/波数来提升码字性能，同时还不影响波数/码长的选择。但是该二维光地址码只有在波数为素数时，码集才会达到既定的最大值，即对波数的选择有一定限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种适用于可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法，用于解决现有可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法中存在的波数选择有限制以及大码集和低互相关值难以兼得的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括如下步骤：(1)从一维光地址码中选出(N,ω,λa＝1,λc＝1)光正交码OOC，其中N为码长，ω为码重，λa为最大自相关旁瓣，λc为最大互相关值；(2)在素数域ZP＝{0,1,2,......,P-1}上选取一个不可约的n阶多项式q(x)，其中P为素数，n为任意正整数；(3)求取素数域ZP的多项式集合ZP[x]模多项式q(x)的余环，得到模-q(x)的伽罗华域GF(Pn)＝ZP[x]/(q(x))＝{bn-1xn-1+......+bixi+......+b1x+b0|bi∈ZP,i＝0,1,......,n-1}，其中Pn为伽罗华域GF(Pn)中元素的个数；(4)对伽罗华域GF(Pn)二次多项式a2x2+a1x+a0中的a2、a1和a0分别取0～Pn-1不同的值，得到(Pn)3个二次多项式，其中a2、a1和a0二次项系数，且a2,a1,a0∈GF(Pn)；(5)对(Pn)3个二次多项式中的变量x在区间0～Pn-1从小到大依次取不同值，根据所取的值计算每个二次多项式，并将计算的结果按如下方式排列：(a2·02+a1·0+a0,a2·12+a1·1+a0,......,a2·(Pn-1)2+a1·(Pn-1)+a0)，得到(Pn)3个用于将不同波长映射到(N,ω,λa＝1,λc＝1)光正交码OOC码字脉冲上的映射序列，其中x∈GF(Pn)；(6)将步骤(5)生成的映射序列的前ω个元素对应的波长，映射到步骤(1)中选出的(N,ω,λa＝1,λc＝1)光正交码OOC码字的ω个脉冲“1”上，得到码集为Φ(N,ω,1,1)OOC(Pn)3的(L×N,ω,λa＝1,λc＝2)二维光地址码，其中L为波数，且等于伽罗华域GF(Pn)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)从一维光地址码中选出(N,ω,λ

【技术特征摘要】
1.一种适用于可见光OCDMA通信的二维光地址码的构造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)从一维光地址码中选出(N,ω,λa＝1,λc＝1)光正交码OOC，其中N为码长，ω为码重，λa为最大自相关旁瓣，λc为最大互相关值；(2)在素数域ZP＝{0,1,2,......,P-1}上选取一个不可约的n阶多项式q(x)，其中P为素数，n为任意正整数；(3)求取素数域ZP的多项式集合ZP[x]模多项式q(x)的余环，得到模-q(x)的伽罗华域GF(Pn)＝ZP[x]/(q(x))＝{bn-1xn-1+......+bixi+......+b1x+b0|bi∈ZP,i＝0,1,......,n-1}，其中Pn为伽罗华域GF(Pn)中元素的个数；(4)对伽罗华域GF(Pn)二次多项式a2x2+a1x+a0中的a2、a1和a0分别取0～Pn-1不同的值，得到(Pn)3个二次多项式，其中a2、a1和a0为二次项系数，且a2,a1,a0∈GF(Pn)；(5)对(Pn)3个二次多项式中的变量x在区间0～Pn-1从小到大依次取不同值，根据所取的值计算每个二次多项式，并将计算的结果按如下方式排列：(a2·02+a1·0+a0,a2·12+a1·1+a0,......,a2·(Pn-1)2+a1·(Pn-1)+a0)，得到(Pn)3个用于将不同波长映射到(N,ω,λa＝1,λc＝1)光正交码OOC码字脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：万和平，尚韬，高妍，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61