本发明属于光通信技术领域，具体涉及光接入网中所使用的一种电域编解码的二维OCDMA发送和接收方法及装置。
背景技术：
随着互联网时代的到来，各种新业务的出现使得人们对于接入网带宽需求呈指数级增长，中国的光纤通信进入了高速发展期。主要目标集中在实现海量宽带，超大容量，超长距离传输以及智能全光网络上，为满足人们日益对高清数字电视，医疗通信和远程视频会议等多媒体业务的需求，各种复用技术也应运而生。
光码分多址(OCDMA)技术是电域码分多址(CDMA)技术的发展和延伸。凭借其独有的保密性、高拓展性、可随机异步接入、具有软容量及多用户共享信道等诸多优点，成为光纤领域下一代接入网技术中极具潜力的方案之一。
OCDMA系统虽然具有异步随机接入、软容量、物理层安全可靠等很多优点，但是基于全光编解码的OCDMA系统存在较强的差拍噪声及多址干扰的问题，需要使用诸如超短光脉冲激光器、光阈值器件等昂贵的设备才能有效的抑制，除此之外，全光编解码的OCDMA系统对光源的要求比较高，需要使用昂贵的光源设备，系统成本非常高，使OCDMA难以真正走向商用。而电域处理技术相对成熟，可以完全消除差拍噪声，并可以很好的抑制多址干扰，随着电子设备处理速度的不断增加以及电子器件制造成本的下降，电域处理的OCDMA系统也将成为OCDMA技术发展的一大趋势。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种电域编解码的二维OCDMA发送和接收方法及装置，该方法可有效抑制多址干扰，完全消除差拍噪声，其装置具有成本低，系统灵活度高的特点。
实现本发明目的的技术方案是：
一种电域编解码的二维OCDMA发送方法，包括以下步骤：
1)n路用户信号分别与其对应的二维地址码在电子编码器中进行与运算，分别得到ω路支路信号；
2)将步骤1)中n路用户的对应支路信号在电子编码器中进行或运算，得到ω路编码电信号；
3)将步骤2)中ω路编码电信号并行送入对应的L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存；
4)将步骤3)中各FPGA寄存器中的数据并行送入其对应的以太网物理层中进行并串转换，得到ω路高速串行编码电信号；
5)将步骤4)中各路高速串行编码电信号通过对应波长的电光转换器，得到ω路编码光信号；
6)将步骤5)中ω路编码光信号通过光耦合器耦合在一起，进入光纤中传输；通过上述步骤，完成电域编解码的二维OCDMA发送过程。
步骤1)中，第1用户信号分别与第1二维地址码{(a1，b1),(a2,b2),...(aω,bω)}中的坐标(a1,b1)、(a2,b2)、...(aω,bω)所对应波长的一维码字进行与运算，得到a1-b1支路信号、a2-b2支路信号、...aω-bω支路信号，共ω路并行信号，
第2用户信号分别与第2二维地址码{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}中的坐标(a1,b1)、(a2,b2)、...(aω,bω)所对应波长的一维码字进行与运算，得到a1-b1支路信号、a2-b2支路信号、...aω-bω支路信号，共ω路并行信号，
第n用户信号分别与第n二维地址码{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}中的坐标(a1,b1)、(a2,b2)、...(aω,bω)所对应波长的一维码字进行与运算，得到a1-b1支路信号、a2-b2支路信号、...aω-bω支路信号，共ω路并行信号；步骤2)中，将n路用户的第一支路a1-b1电信号，在电域中进行或运算，得到第1编码电信号，
将n路用户的第二支路a2-b2电信号，在电域中进行或运算，得到第2编码电信号，
将n路用户的第ω支路aω-bω电信号，在电域中进行或运算，得到第ω编码电信号；
步骤3)中，将第1路编码信号中的数据，并行送入第1个L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存，
将第2路编码信号中的数据，并行送入第2个L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存，
将第ω路编码信号中的数据，并行送入第ω个L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存。
步骤4)中，将第1个L位FPGA寄存器数据，并行进入第1个以太网物理层进行并串转换，输出第1高速串行电信号，
将第2个L位FPGA寄存器数据，并行进入第2个以太网物理层进行并串转换，输出第2高速串行电信号，
将第ω个L位FPGA寄存器数据，并行进入第ω个以太网物理层进行并串转换，输出第ω高速串行电信号。
步骤5)中，第1高速串行电信号通过第1电光转换器，将电信号转换为中心波长为λ1的光信号，得到第1编码光信号，
第2高速串行电信号通过第2电光转换器，将电信号转换为中心波长为λ2的光信号，得到第2编码光信号，
第ω高速串行电信号通过第ω电光转换器，将电信号转换为中心波长为λω的光信号，得到第ω编码光信号。
步骤6)中，将第1编码光信号，第2编码光信号，....第ω编码光信号通过光耦合器耦合在一起后进入光纤进行传输。
上述n为自然数且表示系统传输的总用户数量,所述二维地址码为φ(N*L,ω,λa,λc)的ω集Xj＝{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}，N为地址码占用的频率片(波长片)数目，L为自然数表示二维地址码的码长，ω为自然数表示二维码字的码重，λa,λc为地址码的相关限制。
上述编码在电域中完成，编码后的并行电信号通过以太网物理层进行并串转换，将并行低速电信号转换成高速串行电信号。
一种电域编解码的二维OCDMA接收方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)波分复用器将光纤中接收到的光信号进行解复用，得到第1波长支路λ1光信号、第2波长支路λ2光信号、...第ω波长支路λω光信号，得到ω路光信号；
2)将步骤1)中ω路光信号分别进入对应光电转换器，得到ω路串行电信号；
3)将步骤2)中ω路串行电信号分别进入对应的以太网物理层进行串并转换，得到ω路并行电信号；
4)将步骤3)中将ω路并行电信号送入电子解码器中，存入对应L位寄存器中相应的存储单元，得到ω个L位寄存器；
5)将步骤4)中ω个L位寄存器中相应存储单元的数据，按各用户相应的二维地址码进行与运算，得到n路用户的解码电信号。
通过上述步骤，完成电域编解码的二维OCDMA接收过程；
步骤2)中，第1波长支路λ1光信号进入第1光电转换器，得到相应的第1支路串行电信号，
第2波长支路λ2光信号进入第2光电转换器，得到相应的第2支路串行电信号，
第ω波长支路λω光信号进入第ω光电转换器，得到相应的第ω支路串行电信号。
步骤3)中，第1支路串行电信号进入第1以太网物理层进行串并转换，得到对应的第1支路并行电信号，
第2支路串行电信号进入第2以太网物理层进行串并转换，得到对应的第2支路并行电信号，
第ω支路串行电信号进入第ω以太网物理层进行串并转换，得到对应的第ω支路并行电信号。
步骤4)中，第1支路并行电信号并行进入电子解码器中，存入第1个L位寄存器中的对应数据单元，
第2支路并行电信号并行进入电子解码器中，存入第2个L位寄存器中的对应数据单元，
第ω支路并行电信号并行进入电子解码器中，存入第ω个L位寄存器中的对应数据单元。
步骤5)中，根据用户1的地址码，将所对应的第1个L位寄存器中的第b1位数据、第2个L位寄存器中的第b2位数据、...第ω个L位寄存器中的第bω位数据进行与运算，即可得到目标用户1的解码电信号，
根据用户2的地址码，将所对应的第1个L位寄存器中的第b1位数据、第2个L位寄存器中的第b2位数据、...第ω个L位寄存器中的第bω位数据进行与运算，即可得到目标用户2的解码电信号，
根据用户n的地址码，将所对应的第1个L位寄存器中的第b1位数据、第2个L位寄存器中的第b2位数据、...第ω个L位寄存器中的第bω位数据进行与运算，即可得到目标用户n的解码电信号，
上述目标用户在发送端所对应的二维地址码集为Xj＝{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}，地址码占用的频率片(波长片)数目为N，二维地址码的码长为L，码重为ω，地址码的相关限制为λa,λc。
一种电域编解码的二维OCDMA发送装置，包括可编程逻辑器件编码器，发送以太网物理层，电光转换器和以及光耦合器组成；可编程逻辑器件编码器、发送以太网物理层、电光转换器和以及光耦合器依次串联。
所述的可编程逻辑器件编码器，包括n路输入端、ω路输出端、n×ω个与运算单元、ω个或运算单元、ω个L位的寄存器组成，每路输入端上各接一路用户信号，每路输出端上各接一个发送以太网物理层，每个发送以太网物理层分别连接一个对应波长的电光转换器，所有电光转换器的输出端共同连接至光耦合器的输入端；
所述的每个与运算单元的输入端分别接一路用户输入的一个坐标支路信号；
所述的每个与运算单元的输出端根据用户二维地址码的坐标连接至各个波长对应的或运算单元输入端，每个或运算单元输出端连到对应的L位寄存器存储单元中；
所述L的取值范围介于7～993之间。
一种电域编解码的二维OCDMA接收装置，包括波分复用器、光电转换器、接收以太网物理层和可编程逻辑器件解码器；
所述的波分复用器有ω个输出端，波分复用器的每个输出端各连接一个对应波长的光电转换器输入端；
所述的每个光电转换器的输出端与一个接收以太网物理层相连接，
所述的接收以太网物理层的输出端与可编程逻辑器件解码器的ω个输入端相连，
所述的可编程逻辑器件解码器的n个输出端与n路解码目标用户相连。
有益效果：
1.本发明方法采用的是OCDMA中波长-时间域二维地址码，能有效的增加用户数量，减少多址干扰的影响，提高光纤带宽的利用率，并且具有异步随机接入和多用户共享信道的特点，在电域中进行编解码，可以避免使用如超短光脉冲激光器、光阈值器件等光器件，可以消除因光信号而产生的差拍噪声，并可以很好的抑制多址干扰；
2.本发明装置使用可编程逻辑器件作为电域编解码器，FPGA通过逻辑电路的可重构性可以实现对不同地址码的编解码，提高了系统的灵活性。并且使用FPGA可以避免使用大量昂贵的光器件，降低了成本，采用以太网物理层对电信号进行串并转换和并串转换，节约了FPGA使用资源的同时也提升系统传输速率，能进一步解决电域OCDMA系统中传统的“电子瓶颈”问题。
附图说明
图1为发送装置结构示意图；
图2为FPGA编码器结构示意图；
图3为接收装置结构示意图；
图4为用户电域编码示意图；
图5为用户电域解码示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定
实施例
一种电域编解码的二维OCDMA发送方法，包括以下步骤：
7)n路用户信号分别与其对应的二维地址码在电子编码器中进行与运算，分别得到ω路支路信号；
8)将步骤1)中n路用户的对应支路信号在电子编码器中进行或运算，得到ω路编码电信号；
9)将步骤2)中ω路编码电信号并行送入对应的L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存；
10)将步骤3)中各FPGA寄存器中的数据并行送入其对应的以太网物理层中进行并串转换，得到ω路高速串行编码电信号；
11)将步骤4)中各路高速串行编码电信号通过对应波长的电光转换器，得到ω路编码光信号；
12)将步骤5)中ω路编码光信号通过光耦合器耦合在一起，进入光纤中传输；通过上述步骤，完成电域编解码的二维OCDMA发送过程。
步骤1)中，第1用户信号分别与第1二维地址码{(a1，b1),(a2,b2),...(aω,bω)}中的坐标(a1,b1)、(a2,b2)、...(aω,bω)所对应波长的一维码字进行与运算，得到a1-b1支路信号、a2-b2支路信号、...aω-bω支路信号，共ω路并行信号，
第2用户信号分别与第2二维地址码{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}中的坐标(a1,b1)、(a2,b2)、...(aω,bω)所对应波长的一维码字进行与运算，得到a1-b1支路信号、a2-b2支路信号、...aω-bω支路信号，共ω路并行信号，
第n用户信号分别与第n二维地址码{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}中的坐标(a1,b1)、(a2,b2)、...(aω,bω)所对应波长的一维码字进行与运算，得到a1-b1支路信号、a2-b2支路信号、...aω-bω支路信号，共ω路并行信号；步骤2)中，将n路用户的第一支路a1-b1电信号，在电域中进行或运算，得到第1编码电信号，
将n路用户的第二支路a2-b2电信号，在电域中进行或运算，得到第2编码电信号，
将n路用户的第ω支路aω-bω电信号，在电域中进行或运算，得到第ω编码电信号；
步骤3)中，将第1路编码信号中的数据，并行送入第1个L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存，
将第2路编码信号中的数据，并行送入第2个L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存，
将第ω路编码信号中的数据，并行送入第ω个L位FPGA寄存器中相应存储单元进行缓存。
步骤4)中，将第1个L位FPGA寄存器数据，并行进入第1个以太网物理层进行并串转换，输出第1高速串行电信号，
将第2个L位FPGA寄存器数据，并行进入第2个以太网物理层进行并串转换，输出第2高速串行电信号，
将第ω个L位FPGA寄存器数据，并行进入第ω个以太网物理层进行并串转换，输出第ω高速串行电信号。
步骤5)中，第1高速串行电信号通过第1电光转换器，将电信号转换为中心波长为λ1的光信号，得到第1编码光信号，
第2高速串行电信号通过第2电光转换器，将电信号转换为中心波长为λ2的光信号，得到第2编码光信号，
第ω高速串行电信号通过第ω电光转换器，将电信号转换为中心波长为λω的光信号，得到第ω编码光信号。
步骤6)中，将第1编码光信号，第2编码光信号，....第ω编码光信号通过光耦合器耦合在一起后进入光纤进行传输。
上述n为自然数且表示系统传输的总用户数量,所述二维地址码为φ(N*L,ω,λa,λc)的ω集Xj＝{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}，N为地址码占用的频率片(波长片)数目，L为自然数表示二维地址码的码长，ω为自然数表示二维码字的码重，λa,λc为地址码的相关限制。
上述编码在电域中完成，编码后的并行电信号通过以太网物理层进行并串转换，将并行低速电信号转换成高速串行电信号。
一种电域编解码的二维OCDMA接收方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)波分复用器将光纤中接收到的光信号进行解复用，得到第1波长支路λ1光信号、第2波长支路λ2光信号、...第ω波长支路λω光信号，得到ω路光信号；
2)将步骤1)中ω路光信号分别进入对应光电转换器，得到ω路串行电信号；
3)将步骤2)中ω路串行电信号分别进入对应的以太网物理层进行串并转换，得到ω路并行电信号；
4)将步骤3)中将ω路并行电信号送入电子解码器中，存入对应L位寄存器中相应的存储单元，得到ω个L位寄存器；
5)将步骤4)中ω个L位寄存器中相应存储单元的数据，按各用户相应的二维地址码进行与运算，得到n路用户的解码电信号。
通过上述步骤，完成电域编解码的二维OCDMA接收过程；
步骤2)中，第1波长支路λ1光信号进入第1光电转换器，得到相应的第1支路串行电信号，
第2波长支路λ2光信号进入第2光电转换器，得到相应的第2支路串行电信号，
第ω波长支路λω光信号进入第ω光电转换器，得到相应的第ω支路串行电信号。
步骤3)中，第1支路串行电信号进入第1以太网物理层进行串并转换，得到对应的第1支路并行电信号，
第2支路串行电信号进入第2以太网物理层进行串并转换，得到对应的第2支路并行电信号，
第ω支路串行电信号进入第ω以太网物理层进行串并转换，得到对应的第ω支路并行电信号。
步骤4)中，第1支路并行电信号并行进入电子解码器中，存入第1个L位寄存器中的对应数据单元，
第2支路并行电信号并行进入电子解码器中，存入第2个L位寄存器中的对应数据单元，
第ω支路并行电信号并行进入电子解码器中，存入第ω个L位寄存器中的对应数据单元。
步骤5)中，根据用户1的地址码，将所对应的第1个L位寄存器中的第b1位数据、第2个L位寄存器中的第b2位数据、...第ω个L位寄存器中的第bω位数据进行与运算，即可得到目标用户1的解码电信号，
根据用户2的地址码，将所对应的第1个L位寄存器中的第b1位数据、第2个L位寄存器中的第b2位数据、...第ω个L位寄存器中的第bω位数据进行与运算，即可得到目标用户2的解码电信号，
根据用户n的地址码，将所对应的第1个L位寄存器中的第b1位数据、第2个L位寄存器中的第b2位数据、...第ω个L位寄存器中的第bω位数据进行与运算，即可得到目标用户n的解码电信号，
上述目标用户在发送端所对应的二维地址码集为Xj＝{(a1,b1),(a2,b2),...(aω,bω)}，地址码占用的频率片(波长片)数目为N，二维地址码的码长为L，码重为ω，地址码的相关限制为λa,λc。
如图1所示：
一种电域编解码的二维OCDMA发送装置，包括可编程逻辑器件编码器，发送以太网物理层，电光转换器和以及光耦合器组成；可编程逻辑器件编码器、发送以太网物理层、电光转换器和以及光耦合器依次串联。
如图2所示，
所述的可编程逻辑器件编码器，包括n路输入端、ω路输出端、n×ω个与运算单元、ω个或运算单元、ω个L位的寄存器组成，每路输入端上各接一路用户信号，每路输出端上各接一个发送以太网物理层，每个发送以太网物理层分别连接一个对应波长的电光转换器，所有电光转换器的输出端共同连接至光耦合器的输入端；
所述的每个与运算单元的输入端分别接一路用户输入的一个坐标支路信号；
所述的每个与运算单元的输出端根据用户二维地址码的坐标连接至各个波长对应的或运算单元输入端，每个或运算单元输出端连到对应的L位寄存器存储单元中；
所述L的取值范围介于7～993之间。
如图3所示：
一种电域编解码的二维OCDMA接收装置，包括波分复用器、光电转换器、接收以太网物理层和可编程逻辑器件解码器；
所述的波分复用器有ω个输出端，波分复用器的每个输出端各连接一个对应波长的光电转换器输入端；
所述的每个光电转换器的输出端与一个接收以太网物理层相连接，
所述的接收以太网物理层的输出端与可编程逻辑器件解码器的ω个输入端相连，
所述的可编程逻辑器件解码器的n个输出端与n路解码目标用户相连。
如图4所示：
包括用户1信号、用户2信号、用户3信号，采用二维地址码φ(2×8,2,1)的码字集，用户1采用的二维码字{(1，2)(2，6)}，用户2采用的二维码字{(1，2)(2，3)}，用户3采用的二维码字{(1，3)(2，7)}，其中二维码字波长片为2，码长为8，码重为2，相关限制为1。用户信号1发送的数据信号设为1010，用户信号2发送的数据信号设为1001，用户信号3发送的数据信号设为1100。对于用户1，第一位发送数据为1，该数据分别与用户1地址码的坐标(1，2)，(2，6)对应的一维码字01000000及00000100在电域进行与运算，得到支路a1-1.1支路信号、a2-1.2支路信号，支路信号数据依次为01000000和00000100。对于用户2，第一位发送数据为1，该数据分别与用户2地址码的坐标(1，2)，(2，3)对应的一维码字01000000及00100000在电域进行与运算，得到支路a1-2.1支路信号、a2-2.2支路信号，支路信号数据依次为01000000和00100000。对于用户3，第一位发送数据为1，该数据分别与用户3地址码的坐标(1，3)，(2，7)对应的一维码字00100000及00000010在电域进行与运算，得到支路a1-3.1支路信号、a2-3.2支路信号，支路信号数据依次为00100000和00000010。
对于三个用户信号的第一位数据，支路a1-1.1支路信号、支路a1-2.1支路信号、支路a1-3.1支路信号并行通过或运算逻辑单元在电域进行或运算，得到第1编码信号01100000，存入FPGA寄存器1的对应数据单元。同理，支路a2-1.2支路信号、支路a2-2.2支路信号、支路a2-3.2支路信号在电域进行或运算，得到第2编码信号00100110，存入FPGA寄存器2对应数据单元。
8位寄存器中的数据并行进入对应的以太网物理层中进行并串转换，得到高速串行编码信号1、高速串行编码信号2，编码信号1和2通过对应波长的电光转换器SFP1和SFP2转换为中心波长λ1的光信号和中心波长λ2的光信号，通过光耦合器耦合在一起后，进入光纤中传输。
在接收端，从光纤中接收到的光信号通过光波分复用器进行解复用，得到波长支路λ1光信号、波长支路λ2光信号，依次进入对应的光电转换器SFP1和SFP2进行光电转换，得到相应的串行支路电信号1为01100000、串行支路电信号2为00100110。
如图5所示：
串行支路电信号1与串行支路电信号2并行进入对应的以太网物理层，进行串并转换得到8位并行电信号1，8位并行电信号2。并行电信号1并行存入8位寄存器1中的对应数据单元；并行电信号2并行存入8位寄存器2中的对应数据单元，进行电域解码。解码用户1根据二维地址码{(1，2)(2，6)}将寄存器中对应单元数据进行与运算，即将寄存器1中的第2位数据1和寄存器2中的第6位数据1进行与运算，即可得到用户1解码数据为1。运用相同的原理，解码用户2根据二维地址码{(1，2)(2，3)}将寄存器中对应单元数据进行与运算，即将寄存器1中的第2位数据1和寄存器2中的第3位数据1进行与运算，即可得到用户2解码数据为1。同理，解码用户3根据二维地址码{(1，3)(2，7)}将寄存器中对应单元数据进行与运算，即将寄存器1中的第3位数据1和寄存器2中的第7位数据1进行与运算，即可得到用户3解码数据为1。
通过上述解码过程，可以正确恢复出所有三个用户的第一位发送数据。运用相同原理，按照上述的方法，依次发送三个用户的第2、3、4位数据，均能正确进行编解码，完成二维OCDMA的发送与接收。此实例中主要阐述编解码过程的原理，忽略光传输过程中引入的损耗及接收噪声等的影响。