[发明专利]基于模拟退火算法的光码分多址混沌码字筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术，特别是一种基于模拟退火算法的光码分多址混沌码字筛选方法。

背景技术

光码分多址(OCDMA)技术是将码分多址通信技术和光纤通信技术相结合的一种新型通信方式，结合了两种通信方式的技术特点，具有很强的技术优势和广阔的应用前景。OCDMA技术通过使用不同的地址码序列来区分用户，将许多接入用户同步(或异步)地复用到相同的频带和时隙上，实现多个接入用户共享同一光纤信道和提高系统的总容量。因此，OCDMA技术是充分挖掘光纤潜在传输能力，扩大接入网系统容量的一种有效技术。

OCDMA技术具有以下几个方面的特点：

(1)不需网际范围的同步，网络设计灵活，系统误码率仅依赖于被激活的接入用户总数，是一种软限制；

(2)可实现异步通信，允许用户无延时随机接入，可支持变比特率传输和突发性业务；

(3)每个接入用户充分利用了整个系统的时域和频域资源，增加新用户容易；

(4)易于实现真正透明的全光网络，信道的统计复用增益高；

(5)较好的抗干扰和保密特性。

构造性能优良的光地址码是实现光码分多址通信的关键技术之一。目前已报道的超结构光纤光栅(SSFBG)相位编码OCDMA系统中使用的双极性地址码通常为m序列、Gold序列、Kasami序列等由线性移位寄存器生成的序列。混沌序列由非线性映射生成，其对初值具有敏感依赖性，可以提供较上述码字数量更多的可能码字。由于混沌序列具有良好的相关特性和类随机特性，故其在无线CDMA编/解码和保密通信等领域得到了广泛关注。是否可以将混沌序列用于OCDMA编/解码是一个需要研究的问题。由于OCDMA系统和无线CDMA系统在调制方式和编码方法上存在差异，故两种系统对码字的需求也有所不同。例如在无线CDMA通信系统中，数据信息采用BPSK等相位调制方式，信号为双极性的(取值为1或-1)，码片信号同样为双极性的，但是在OCDMA系统中，数据信息采用开关键控调制方式，信号为单极性的(取值为0或1)，相位编码的码片信号可以看作是双极性的。为了提高系统的性能，需要根据OCDMA系统的特点对混沌序列做出优选。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于模拟退火算法的光码分多址混沌码字筛选方法

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效的支持多用户通信方式，降低各个用户之间的干扰，进而降低光码分多址通信系统的比特误码率并提高其通信质量。

本发明的技术方案是：一种基于模拟退火算法的光码分多址混沌码字筛选方法，其特征是所述方法包括以下顺序执行的步骤：

步骤1：自相关筛选；

步骤2：构造互相关矩阵；

步骤3：构造目标函数；

步骤4：设定降温策略；

步骤5：迭代优化码字。

所述步骤1的具体内容包括：

码字自筛选用穷举法生成所有可能的码字，根据混沌码字的自相关特性，其自相关旁瓣数值不应过大，设定旁瓣数值门限，对生成的码字进行自相关筛选；所述旁瓣数值门限，即根据光码分多址系统的比特误码率所要求旁瓣数值的最大值。

所述步骤2的具体内容包括：

对步骤1中进行自相关筛选后生成的N₁个码字，计算各个码字序列之间的互相关方差，首先构成方差矩阵，再依据互相关筛选门限，方差矩阵中数值小于互相关筛选门限的位置设为1，否则设为0，由此得到N₁行N₁列的互相关矩阵；所述互相关筛选门限根据实际情况进行设置；所述N₁为大于0的正整数。

所述步骤3的具体内容包括：

在筛选出的N₁个码字中进一步查找出N₂个码字，根据该N₂个码字设定目标函数的计算方法，定义目标函数的表达式，构建目标函数；所述N₂个码字即所需的码字数目；所述N₂为大于0小于N₁的正整数。

所述步骤4的具体内容包括：

设定降温策略，给定初始温度值，降温后的温度为原温度的倍数k，每次降温进行g次以下迭代优化操作，温度值用于在迭代优化中控制以一定概率接收使目标函数恶化的值的概率；所述k为大于0小于1的小数；所述g为正整数；所述使目标函数恶化表示目标函数值下降；所述概率与温度值相关，且随着温度值的下降而减小。

所述步骤5的内容包括：