本发明属于通讯
技术领域：
，具体涉及一种多维空间码构成方法。
背景技术：
：量子是人们发现的一种新的信息载体，它将是继光信号、电信号等之后的一种为信息化社会发展所提供的能够载荷和处理信息的新的物质基础。利用量子作为信息载体的方式称为量子信息(quantuminformation)。量子信息是在量子力学中关于量子系统"状态"所带有的物理信息。通过量子系统的各种相干特性(如量子并行、量子纠缠和量子不可克隆等)，进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。在信息传输过程中，衡量数据传输效率的是码元传输速率rb，简称传码率，又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目，单位是波特(baud)，记为b。码元传输速率也可以表示为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位是比特/秒，可记为bit/s，或b/s，或bps。每个码元或符号通常都含有一定bit数的信息量。对于量子信息来说，它常见的单位是为量子比特(qubit)--也就是一个只有两个状态的量子系统。然而不同于经典数位状态(其为离散)，一个二状态量子系统实际上可以在任何时间为两个状态的叠加态，这两状态也可以是本征态。在量子系统中，信息是由量子比特来存储的。量子比特可以假定将其本身具有的两个状态作为为“0”或“1”，这两个状态在同一时刻是叠加的。同时从量子力学的角度出发，在空间上可能分开的两个粒子在两个或两个以上粒子组成系统中会产生相互影响的量子纠缠现象。量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术，与超光速传递信息无关。尽管知道这些粒子之间“交流”的速度很快，但我们却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。同时量子中的电子向右自旋和正电子向左自旋的状态是相关联的，因此量子还具有相干性。基于量子信息理论和以上特点，目前人们正在进行基于量子理论的计算机，即量子计算机的研究。量子计算机是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。量子计算机应用的是量子比特，可以同时处在多个状态，而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。技术实现要素：本发明为了克服现有技术中存在的问题，提供一种多维空间码构成方法。为解决上述技术问题，本发明提供了多维空间码的构成方法，包括以下步骤：步骤1：对输入信息进行匹配和变换；所述匹配为在信息长度和变换群用的群大小一致，根据设定的物理参数选择各本原多项式通过群变换选配达到要求需要的矩阵，得到类正交伪随机扩展矩阵；所述变换为将输入信息中的“0”“1”信息变成粒子形式的信息；步骤2：权重变换：求出粒子形式的信息中正负粒子个数；步骤3：群确定：根据输入信息粒子个数和分布，确定在何种“群”中分布；步骤4：分布号确定，指所在群中输入粒子信息的分布位置，或与指输入粒子信息与群基矢量之间的偏移量；经过泡克尔斯盒，进行泡克尔斯参数的设定，确定变换过程中多维空间码相关的叠加位、群号标识位、移位位和反向位；步骤5：输出，包括双极型输出信号、单极性输出信号和二进制格式编码输出信号；所述双极型输出信号为多分量输出信号，有权重、群、粒子分布三个实分量；所述单极性输出信号为多分量输出信号，有权重、群、粒子分布三个分量；所述二进制格式编码输出信号根据单极性输出信号的输出形式用二进制格式构成；步骤6：将步骤5中的输出信号进行反馈和重新变换，重复上述步骤。步骤1中的物理参数包括信息长度、“0”和“1”的个数、群参数、信息分布参数、粒子能级参数和输出格式。步骤1中的变换具体为：将经典信息矩阵与经过梳妆滤波器的类正交伪随机扩展矩阵进行多体仿真变换得到变换信息，表示为：c＝h(x·p)式中，c为变换信息，x为经典信息矩阵，p为类正交伪随机矩阵。本发明所指的多维空间码，以群组为组织单位，依次包括叠加位、群号标识位、移位位和反向位；所述叠加位表示信息中“1”的个数，所述群号标识位表示多维空间码所在的群，所述移位位表示在群中发生的偏移包括判断位于上半群或下半群和偏移量，所述反向位表示群中信息“1”和“0”的互补。多维空间码由“1”或“0”的个数和空间位置分布来表达，其表达式是：(n)b＝l(m,ki,tj·)；式中，n代表多维空间码，b代表“0”和“1”数值，l代表函数关系，m代表叠加位，k代表群号标识位，t代表反向位。有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的多维空间码的构造方法完全不同于经典信息码，由于多维空间码的可叠加性、纠缠性和不确定性，即在其不确定参数和群组(群组编号为非确定值)时，无法完成信息的破译，因此可以将这种特殊的信息构造方法应用于保密数据通信，并且具有很强的实施可行性和较高的经济效益附图说明图1为本发明的多维空间码的产生方法示意图。图2为本发明的多维空间码数据格式示意图。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述该发明方法。多维空间码具有叠加、纠缠、相干和不确定性等特点，因此对于多维空间码如何编码、解码已经是不同于经典信息编码、解码方法，同时要实现量子信息中的“叠加”和“纠缠”等特性，不仅仅用是数学方法，而是物理、数学结合方法，并且采用信息群编码、解码方法来实现多维空间码的编解码。如图1所示，本发明的具体步骤如下：图1中，第一框图中首先对输入的信息x(i)进行匹配和变换。经典信息域的信息以“0”和“1”表示，1个信息位表示1个比特。信息x(i)的长度可以是8位或16位，其中某一位信息表示为x(i)。匹配是指在信息长度和变换群用的群大小一致，并根据设定的物理参数包括信息长度、“0”和“1”的个数、群参数、信息分布参数、粒子能级参数和输出格式，选择各种本原多项式通过群变换，选配达到要求需要的矩阵，简称一种类正交伪随机扩展矩阵，多维类正交伪随机扩展矩阵的构成方法，专利号：zl200910264376.2。变换是指将输入信息中一定长度的“0”“1”信息变成粒子形式的信息。第二框图中“权重变换”是变换求出粒子形式的信息中正、负粒子的个数。第三框图中“群确定”，根据输入信息粒子个数和分布，确定在何种“群”中分布，对于已经确定的某一个“群”来说，可以通过进一步信息提取，可以将某一个“群”进一步分为“上半群”和“下半群”。这是一个时间和空间的局域变换，因而能有效的从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析(multiscaleanalysis)。第四框图中“分布号确定”，是指所在群中输入粒子信息的分布位置，或与指输入粒子信息与群基矢量之间的偏移量(可称为关联度)。通过泡克尔斯盒的相关原理，进行泡克尔斯参数的设定，确定变换过程中多维空间码中的码长l、多体变换大小n、个数、群编号等重要参数。这四个变换和判断确定框图作用，是将宏观世界中的经典信息用微观世界中粒子模型来仿真和确定，称为是物理中的一种多体仿真(muli-systemsimulation)，也可以称为数学物理信息变换(简称数理信息变换)第五、六框图是输出，其输出具有三种形式，分别为y1，y2，y3。y1：为双极型输出信号，是多分量输出信号，有权重、群、粒子分布三个实分量。因为y1的输出时三个实分量，即仅需要三个时隙脉冲，对于基带形式的输入n位信息位数(经典信息)，输入和输出的时隙比例上：3/n；若n＝8位。12位。16、32、64位时，信息传送数据速率会大幅提高。从a地传送到b地要n个时隙(符号)周期(symboltime)，对于多维空间码信息传送仅仅要三个时隙周期，这样多维空间码信息就可以借助与经典信息系统平台来传送。时隙比例值分别为3/8，3/12，3/16，3/32，3/64。<1。推论：n值越大，时隙比例值越小。y2：为单极性输出。也是多分量输出信号，有权重、群、粒子分布三个分量，电源特征上要求有正或负一个电源，时隙比例上与上述相同。y3为二进制格式编码输出。y3输出是根据y2的输出形式用二进制格式构成的一种编码，y3可以和输入信号x(i)建立一一对应关系。但根据规定物理参数差异，如粒子能级不同等，y3可以为不同形式和输入信号x(i)建立一一对应关系。可以做到一个系统一个码表。多维空间码是“1”或“0”的个数和空间位置分布来表达，其表达式是：(n)b＝l(m,ki,tj·)。式中，n代表多维空间码，b代表“0”和“1”数值，l代表函数关系，m代表叠加位，表示信息中“1”的个数，经典域中的“权重”(m∈1，n/2)，k代表群号标识位，t代表反向位。多维空间码以群组为组织单位，信息码的长度为l，它经过变换后的多维空间码数据格式如图2所示，当l＝8时：叠加位(m)表示“1”的个数：s1、s2s1s2＝00时表示1个“1”的叠加；s1s2＝01时表示2个“1”的叠加；s1s2＝10时表示3个“1”的叠加；s1s2＝11时表示4个“1”的叠加。群号标识位(k)表示多维空间码所在的群：s3、s4s3s4＝00表示群1。s3s4＝01表示群2。s3s4＝10表示群3。s3s4＝11表示群4。移位位(s)表示在群中发生的偏移：s5、s6、s7其中s5表示上半群或下半群；s6、s7表示偏移量；s5s6＝00表示各个“1”均不移动。s5s6＝11表示各个“1”均移动。s5s6＝01表示后部分“1”移动。s5s6＝10表示前部分“1”移动。反向位(t)表示群中信息“1”和“0”的互补，s7s7＝0表示信息中“1”的个数<“0”的个数，例如“11000000”。s7＝1表示信息中的互补吗(“1”的个数>“0”的个数)，例如“00111111”。实施例：本发明中的经典信息域信息x，其长度l可以为任意长，每一位信息可取值“0”或“1”。假设经典信息域信息x的长度为8，对于经典编码方式来说，由于每一位有取“0”和“1”两种可能，所以l＝8的信息x8的所有编码个数＝28＝256。其中8位全为0的编码个数有1个，即00000000；8位中有1个“1”的编码个数有8个，即10000000,01000000,00100000,00010000，00001000,00000100,00000010,00000001；8位中有2个“1”的编码个数有28个，即11000000,10100000,10010000,10001000,10000100,10000010，10000001，01100000,01010000,01001000,01000100，01000010,01000001，00110000,00101000,00100100,00100010,0010000100011000,00010100,00010010,00010001，00001100，00001010,00001001，00000110,00000101，00000011；8位中含有3个“1”的编码个数为56个，此处不做罗列。8位中含有4个“1”的编码个数为60个，此处不做罗列。8位中含有5个“1”的编码个数为56个，此处不做罗列。8位中含有6个“1”的编码个数为28个，此处不做罗列。8位中含有7个“1”的编码个数为8个，此处不做罗列。8位中含有8个“1”的编码个数为1个，即11111111。本发明中的类正交伪随机扩展矩阵是通过群变换得到的，将经典信息矩阵x与经过梳状滤波器的类正交伪随机矩阵p进行运算后，得到变换信息c。c＝h(x·p)对变换信息c进行群分类后，可以得到不同的分支群，即框图中的群确定。下面是经典信息矩阵x中经过群确定后，含有2个“1”时的分支群。表1分支群表a群b群c群d群01100000001100000101000010001000000001100000001100000101010001000010010000010010010000010010001001000010001000010001010000010001100100001100000010100000000010010000110000101000000110000100100000001010100000011000010010000010将各个分支群经过泡克尔斯盒，对其泡克尔斯参数进行设置，确定与多位空间码相关的叠加位、标识位、移位位、反向位等重要参数进行设置，此过程即为框图中的分布号确定。根据设定的群号和分布号，再对经典信息域的信息进行反馈和重新变换，即可得到与经典信息域信息相对应的多维空间码，对应多维空间码的表达式是：(n)b＝l(m*ki*tj·)式中，n代表多维空间码，b代表“0”和“1”数值，l代表函数关系，m代表叠加位，表示信息中“1”的个数，经典域中的“权重”(m∈1，n/2)，k代表群号标识位，t代表反向位。例如这里设置m＝2。以上面的经典信息矩阵x为例，如果m＝2(s1s2＝01)，群组编号如下表(群组编号非固定)设定时，t＝0时表示不移动，t＝1时表示移动，则其多维空间码如下：表2多维空间码参照表经过多体仿真变换后的多维空间码，它的构造方法完全不同于经典信息码，因此可以将这种特殊的信息构造方法应用于保密数据通信，在其不确定参数和群组(群组编号为非确定值)时，无法完成信息的破译，因此多维空间码可用于文字、图片和音视频等通信传输，同时也是可以应用于保密通信进行数据加密。多维空间码也可以在“空间”中进行+、-、*、/的四则运算。例如以8位码长，并且m＝2情况下，进行四维信息运算如下：11111111＝(11000000+00110000+00001100+00000011)【参见表1中群b】＝10100000+01010000+00001100+00000011【参见表1中群c】多维空间码的“糖葫芦串”特性使得在某一“空间”看到的信息，从另外一个“空间”中可以分解为不同的信息，即展现了多维空间码的叠加特性。并且在不同“空间”中的表达方式也并非是唯一的，即其构建的数组也是非唯一，如上实例11111111数可以由一个、二个、四个不同的数组构成；具有类正交伪随机码一样随机特性。在经典信息域中11111111是唯一，而在多维空间码域中11111111信息，而已如香农先生所说信息变成如同面团一样，可任意组合了。在宏观世界中仿真了微观世界中的某些物理特性。当前第1页12