[发明专利]一种光正交码构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光正交码构造方法，属于光通信技术领域。

背景技术

光码分多址（OCDMA）是将码分多址（CDMA）通信技术与光纤通信技术相结合的一种新型通信方式。OCDMA充分利用了光纤的巨大带宽资源，结合电CDMA的优点，具有异步、宽带、可靠和随机接入等特点。在OCDMA系统中，每个用户被分配唯一的、且相关特性好的光地址码来相互标识和区别，实现共享信道随机通信。由于光正交码（OOC）具备良好的自相关合乎相关特性，OOC常用来实现OCDMA的地址码设计。

长度为v、重量为k的光正交码通常记作( v,k,                                               ,)-OOC ，其中和分别为码字的自相关和互相关上界。目前工业界已有的OOC设计方案通常采用差集、有限域、有限集合、组合设计等数学方法，但是这些方法通常只适用于特定的v、k、、参数，而在一般的参数设定下如何设计码字较多的OOC当前并无有效方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种光正交码构造方法，对于任意码长、码重、自相关系数和互相关系数，均可构造出具有较大容量的光正交码。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种光正交码构造方法，所述光正交码的码长、重量、自相关上界、互相关上界分别为v、k、、，该方法包括以下步骤：

步骤1、先随机生成码长为v、重量为k的码字，然后挑出满足自相关上界限制的码字作为无向图的顶点，并在满足互相关上界限制的码字之间添加边，得到无向图G；步骤2、求解所述无向图G的在线最大团问题；

步骤3、将求得的最大团转化为光正交码。

进一步地，本发明使用基于引导变异的进化算法求解所述无向图G的在线最大团问题，包括以下步骤：

1）进行编码转换：将最大团问题转换到进化算法所能处理的0-1序列搜索空间中；

2）生成种群：

a）记个体0-1序列的最大长度为n，在n个顶点的图G中，随机选取n/2个点，设为点集D，在D的基础上随机删点得到控制集D'，从D'之外的顶点中随机添加点到D'中，直到使其成为极大团，记为D''，即得到种群中的一个新个体；

b）重复步骤a）所述的过程N次，即得到有N个个体的进化算法种群，其中N是正整数；

3）遗传变异：

c)令时间t=0，记N个初始解分别为 ，其中为n维0-1向量；

d)从N个解中留取其中较好的M个解，设为，其中的顶点数最多；

e)定义引导向量为：

其中为进化算法的学习系数；

f)对进行变异系数为、引导向量为的引导变异，其中为介于0和1之间的实数： 

设，其中每一元素以概率发生变异，若变异，则以概率成为1，以概率成为0；

g)记步骤f)所生成的新的0-1向量为y，对向量y进行如生成种群中步骤a)的修复过程，得到种群中的一个新个体；

h)重复进行步骤f)和g)两步，直到生成N-M个新解，连同生成种群中步骤b)中留取的M个好解，组成新一代的种群；

i)令t=t+1，判断此时生成的种群是否收敛为同一解，或者遗传变异次数t达到预设的上界，如果成立，则遗传变异过程结束；否则，循环执行步骤d)--h)；

4）换点更新：

j)记遗传变异阶段返回的最优解为s，对向量s进行如生成种群中步骤a)的修复过程 T 次，得到T个新个体构成的备份集合；

k)令时间t=0，随机生成一个满足自相关限制的码字c，替换图G中的一个随机顶点，更新图G；

l)对备份集合中的每一个个体，删除其中与码字c不相邻的顶点，并用生成种群中步骤a)所述过程进行修复；

m)令t=t+1，判断t是否达到预设的换点次数上限，如果成立，则换点更新过程结束；否则，循环执行步骤k)--l)。

相比现有技术，本发明技术方案及其优选技术方案具有以下有益效果：