本发明涉及通信
技术领域：
，尤其涉及一种严格相关约束光正交签名图形码的构造方法。
背景技术：
光码分多址(opticalcode-divisionmultipleaccess，ocdma)技术是码分多址技术在光纤通信的应用。它采用光处理，允许多个用户共享同一信道，具有处理速度快、接入灵活、无须交换、可任意选址、充分利用光纤带宽资源等优点。在通信业务不断增长的今天，它在接入网、增加现有通信网络容量等方面都具有广阔的应用前景。尽管光码分多址能够充分利用光纤的带宽资源，但当信息速率超过几十gb/s时，目前的光电器件实现该速率的传输很难。而在宽带业务需求不断增加的今天，许多宽带业务如医学图像、数字视频广播、超计算机可视图像等都要求多址网络能提供系统的吞吐量超过gb/s，而常规的码分多址方式要达到这一要求对器件的要求太高，实现难度太大。为了实现高吞吐量图像传输，kenichikitayuna提出了一种光码分多址并行图像传输系统。该系统采用多芯光纤，通过采用空间编码和解码来使图像数据并行接入。多芯光纤中许多芯按一定的规律排列，每个芯传输单个像素信息。为了传输一个图像，光纤的芯数等于图像的像素数。激光光束将携带每个像素信息的光信号直接发射到光纤的每个芯中，不需要进行并－串转换，图像可无失真地通过光纤。kenichikitayuna同时给出了这种方案的光学实现，所涉及的器件目前都在使用，具有上千个芯的多芯光纤目前已经商用，因此这种方法在实现高吞吐量的同时，对器件的要求又不高。kenichikitayuna提出的方案被认为是解决高吞吐量图像传输的很好的方案，但这种光码分多址系统由于是并行传输图像像素，所使用的签名序列需是二维的，与常规的光码分多址串行的传输数据比特的签名序列完全不同，是一种全新的签名序列，被称作光正交签名图形。要实现光码分多址并行图像传输，光正交签名图形的构造至关重要。针对严格相关约束光正交签名图形码的构造方法研究，虽然国内外学者提出了一些好的思想，但都存在着下述问题：1、构造方法局部性，只能针对某种特定参数的光正交签名图形进行构造，不能构造任意码重、码字数量的光正交签名图形码；2、构造方法不具实用性，如：只能针对小数值的码重进行构造；构造的码字数量少；3、研究过于理论化，仅仅限于理论及数学方面的探索，不能给出实际、可行的码字构造方法；没有提供基于所提出算法构造的码字集合，无法证明算法的收敛性、有效性及实际可行性。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于，针对相关构造光正交签名图形码的技术不能扩展到构造任一码重和码字数量的光正交签名图形码、构造方法不具实用性的问题，提供一种严格相关约束光正交签名图形码的构造方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种严格相关约束光正交签名图形码的构造方法，包括以下步骤：s1.根据需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量n和码重w构造整数对表n；s2.根据所述整数对表n，按照预设取数规则构造严格相关约束光正交签名图形码码字传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)；s3.根据由所述传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)构成的映射关系，构造严格相关约束光正交签名图形码码字。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s1进一步包括：根据公式构造所述整数对表n，所述整数对表n的行和列分别为从0开始递增到的整数，其中所述码长f为水平方向及垂直方向的码长，n为需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量，w为需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字的码重。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s1还包括：若在后续构造所述传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)过程中，所需要的整数大于则可在的基础上将所述整数对表n的行或列递增拓展到所需要的整数。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s2进一步包括：根据需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量n，构造n个空的传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn，其中所述传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)的表达式为优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s2还包括：参照所述整数对表n，按照zigzag的规则从所述整数对表n的(0,1)开始取数，依次为所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn第一行的第一个元素填数，其中，每在所述整数对表n中取走一个数对，则在所述整数对表n中的相应位置填入0，被取走的数对不能再被使用填入所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s2还包括：根据zigzag规则，按从前到后的顺序从所述整数对表n中取数，依次为所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn第一行的第二个元素填数，每填入一个数对，计算相邻元素的和，并从所述整数对表n中取走该数对填入到所述传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)下一行元素的相应位置，所述整数对表n中被取走的数对的相应位置标记为0，以此类推，直到所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中的所有元素都被填满数对。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s2还包括：若根据zigzag规则，按从前到后的顺序从所述整数对表n中取数填入所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn的过程中，出现拟填入的数对邻加后的数对与前面元素已填数对相同或在所述整数对表n中该数对已被使用，则根据zigzag规则，按从前到后的顺序从所述整数对表n中取未被使用的最前面的数对填入，直到拟填入的数对邻加后的数对与前面元素填入的数对不同为止。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s2之后还包括：根据所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn确定码长，令lmax为所有所述传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中元素的最大整数数值，确定码长f＝2lmax+1。优选地，在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，所述步骤s3进一步包括：根据x＝{(0,0),(p1,q1),…,(pw-1,qw-1)}＝{(0,0),t1,t1+t2,…,t1+t2+…+ti,…,t1+t2+…+ti…+tw-1}映射关系，构造严格相关约束光正交签名图形码码字，其中x＝{(0,0),(p1,q1),…,(pw-1,qw-1)}为严格相关约束光正交签名图形码码字，第一个脉冲固定在严格相关约束光正交签名图形码码字的第(0,0)位置，{(0,0),t1,t1+t2,…,t1+t2+…+ti,…,t1+t2+…+ti…+tw-1}中除(0,0)以外的其他元素为所述传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)中第一列的元素，表示其他脉冲相对(0,0)的位置。实施本发明一种严格相关约束光正交签名图形码的构造方法，具有以下有益效果：通过构造传号二维差距离三角阵并按照映射关系构造严格相关约束光正交签名图形码码字，可以有效构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量多、码重数值大；可以构造出任意码重、任意数量的严格相关约束光正交签名图形码码字；该构造方法构造速度快，如构造500个码重为10的严格相关约束光正交签名图形码，构造时间仅需几十毫秒，并且简单、实用、可行；对参数没有约束、限定关系。本发明解决了并行光码分多址图像传输系统地址码构造困难的难题，所构造的严格相关约束光正交签名图形码可以作为并行光码分多址图像传输系统的地址码，广泛应用于需要传输图像的光接入网、无源光网络、光码标记交换网络、光监测网络、光纤传感器网络、光核心路由器、光边缘路由器及无线光通信系统及网络等。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法的流程图；图2是zaizag取数规则示意图。具体实施方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。图1是本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法的流程图，如图1所示：本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法，包括以下步骤：s1.根据需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量n和码重w构造整数对表n；s2.根据整数对表n，按照预设取数规则构造严格相关约束光正交签名图形码码字传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)；s3.根据由传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)构成的映射关系，构造严格相关约束光正交签名图形码码字。在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，步骤s1进一步包括：根据公式构造整数对表n，整数对表n的行和列分别为从0开始递增到的整数，其中码长f为水平方向及垂直方向的码长，n为需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量，w为需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字的码重。若在后续构造传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)过程中，所需要的整数大于则可在的基础上将整数对表n的行或列递增拓展到所需要的整数。具体地，令n为码字数量，f为光正交签名图形码水平及垂直方向的码长，w为码重，λa为自相关约束，λc为互相关约束，光正交签名图形码表示为(f×f,w,θa,λc)，严格相关约束光正交签名图形码的λa＝λc＝1，表示为(f×f,w,1)严格相关约束光正交签名图形码。在步骤s1中，根据公式得出从而推导出构造整数对表n，整数对表n的行和列分别为从0开始递增到的整数，其中相关性参数λ＝1。若在后续构造传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)的过程中，所需要的整数大于则可在的基础上将整数对表n的行或列递增拓展到所需要的整数，整数对表n如表1所示：表1在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法中，步骤s2进一步包括：根据需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量n，构造n个空的传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn，其中传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)的表达式为参照整数对表n，按照zigzag的规则从整数对表n的(0,1)开始取数，依次为传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn第一行的第一个元素填数，其中，每在整数对表n中取走一个数对，则在整数对表n中的相应位置填入0，被取走的数对不能再被使用填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中；根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取数，依次为传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn第一行的第二个元素填数，每填入一个数对，计算相邻元素的和，并从整数对表n中取走该数对填入到传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)下一行元素的相应位置，整数对表n中被取走的数对的相应位置标记为0，以此类推，直到传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中的所有元素都被填满数对。若根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取数填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn的过程中，出现拟填入的数对邻加后的数对与前面元素已填数对相同或在整数对表n中该数对已被使用，则根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取未被使用的最前面的数对填入，直到拟填入的数对邻加后的数对与前面元素填入的数对不同为止。具体地，令x＝{(0,0),(p1,q1),…,(pw-1,qw-1)}为(f×f,w,1)严格相关约束光正交签名图形码的传号位置表示方式。令dq＝[t1,t2,…,tw-1]为光正交签名图形码码字相邻非零脉冲二维差距离集合，ti(i＝1,2,…,w-1)表示相邻两个传号脉冲的二维距离，dq＝[t1,t2,…,tw-1]＝[(p1-0,q1-0),(p2-p1,q2-q1),…,(pw-1-pw-2,qw-1-qw-2)]。令di(i＝1,2,…,n)为严格相关约束光正交签名图形码的传号二维差距离三角阵，传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中的所有元素都不能相同，以便满足严格相关约束要求。1、先确定需要构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量n、码重w，然后构建n个空的传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn；2、参照整数对表n，按照如图2所示的zigzag规则从整数对表n的(0,1)开始取数，依次为传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn第一行的第一个元素填数，其中，每在整数对表n中取走一个数对，则在整数对表n中的相应位置填入0，被取走的数对不能再被使用填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中。所有填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn的数对都要不同，以保证自相关和互相关约束都为1，进而构造严格相关约束光正交签名图形码码字；传号二维差距离三角阵1,d2,…,dn表示如下：将已填入二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中的元素以行列的形式填入整数对表n中，如表2所示：表23、根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取数，依次为传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn第一行的第二个元素填数，每填入一个数对，计算相邻元素的和，并从整数对表n中取走该数对填入到传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)下一行元素的相应位置，整数对表n中被取走的数对的相应位置标记为0，以此类推，直到传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中的所有元素都被填满数对。4、若根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取数填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn的过程中，出现拟填入的数对邻加后的数对与前面元素已填数对相同或整数对表n中该数对已被使用，则根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取未被使用的最前面的数对填入，直到拟填入的数对邻加后的数对与前面元素填入的数对不同为止。在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法，步骤s2之后还包括：根据传号二维差距离三角阵d1,d2,…,ds确定码长，令lmax为所有传号二维差距离三角阵d1,d2,…,dn中元素的最大整数数值，确定码长f＝2lmax+1。其中，该码长f＝2lmax+1是由公式扩展到和公式推导而来。在本发明严格相关约束光正交签名图形码的构造方法，步骤s3进一步包括：根据x＝{(0,0),(p1,q1),…,(pw-1,qw-1)}＝{(0,0),t1,t1+t2,…,t1+t2+…+ti,…,t1+t2+…+ti…+tw-1}映射关系，构造严格相关约束光正交签名图形码码字，其中x＝{(0,0),(p1,q1),…,(pw-1,qw-1)}为严格相关约束光正交签名图形码码字，第一个脉冲固定在严格相关约束光正交签名图形码码字的第(0,0)位置，{(0,0),t1,t1+t2,…,t1+t2+…+ti,…,t1+t2+…+ti…+tw-1}中除(0,0)以外的其他元素为传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,n)中第一列的元素，表示其他脉冲相对(0,0)的位置。在本发明的具体实施例中，具体构造如下：构造5个码重为5的严格相关约束光正交签名图形码码字。在步骤s1中，根据关系，产生行和列分别为从0开始递增到的整数对表n。若在后续构造传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,5)的过程中，所需要的整数大于10，则可在10的基础上将整数对表n的行或列递增拓展到所需要的整数，整数对表n如表3所示：表3在步骤s2中：1、构造5个传号空的传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5；2、参照整数对表n，按照如图2所示的zigzag规则从整数对表n的(0,1)开始取数，依次为传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5第一行的第一个元素填数，其中，每在整数对表n中取走一个数对，则在整数对表n中的相应位置填入0，被取走的数对不能再被使用填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5中。所有填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5的数对都要不同，以保证自相关和互相关约束都为1，进而构造严格相关约束光正交签名图形码码字；填入一个元素后的传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5表示如下：相应的整数对表n如表4所示：表43、根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取数，依次为传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5第一行的第二个元素填数，每填入一个数对，计算相邻元素的和，并从整数对表n中取走该数对填入到传号二维差距离三角阵di(i＝1,2,…,5)下一行元素的相应位置，整数对表n中被取走的数对的相应位置标记为0，以此类推，直到传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5中的所有元素都被填满数对。4、若根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取数填入传号二维差距离三角阵d2,d2,…,d5的过程中，出现拟填入的数对邻加后的数对与前面元素已填数对相同或整数对表n中该数对已被使用，则根据zigzag规则，按从前到后的顺序从整数对表n中取未被使用的最前面的数对填入，直到拟填入的数对邻加后的数对与前面元素填入的数对不同为止。例如，填入传号二维差距离三角阵d1,d2,d3第一行第二个元素后表示如下：相应的整数对表n如表5所示：表501234567891000000100020003405678910在为传号二维差距离三角阵d4填入第二个元素时，按照zigzag规则，应该取整数对表n中的元素(3,0)，但若为传号二维差距离三角阵d4第二个元素填入(3,0)，则会产生和第一个元素(1,1)邻加后的整数对(4,1)，如表5所示，此整数对在整数对表n中已经被使用，与传号二维差距离三角阵d3中的元素(4,1)相同，则(3,0)不能填入传号二维差距离三角阵d4的第二个元素中，需要按照zigzag规则取整数对表n中的下一个整数对。传号二维差距离三角阵d4的第二个元素填入(3,0)后表示如下：根据整数对表n，按照zigzag规则，整数对表n中的下一个整数对为(4,0)，为传号二维差距离三角阵d4的第二个元素填入(4,0)后，产生的邻加后的整数对为(5,1)，如表5所示，该整数对在整数对表n中并未被使用，故可以填入传号二维差距离三角阵d4的第二个元素中，则填入后的传号二维差距离三角阵d4表示如下：相应的整数对表n如表6所示：表60123456789100000010002000340050678910为传号二维差距离三角阵d5的第二个元素填数时，根据zigzag规则，按从前到后的顺序应先选择整数对表n中未被使用的、最前面的整数对，如表6所示，即整数对表n中的(3,0)，将(3,0)填入传号二维差距离三角阵d5的第二个元素后产生的邻加整数对为(3,2)，从整数对表n中可知该整数对并未被使用，因此符合填入规则。传号二维差距离三角阵d5第二个元素填入(3,0)后表示如下：相应的整数对表n如表7所示：表7以此类推，完成构造5个传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5，构造的传号二维差距离三角阵d1,d2,d3,d4,d5表示如下：在上述构造过程中，在为传号二维差距离三角阵d3第四个元素填数时，根据zigzag规则，按从前到后的顺序取(6,0)时，填入后邻加产生的数对与前面所有填入传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5的元素并不重复，符合填入规则。但最后一个元素邻加为(12,4)，整数12大于整数对表n的最大数10，因此将整数对表n在垂直方向拓展到所需要的整数12。构造完传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5后的整数对表n如表8所示：表8在步骤s2之后还包括：根据传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5确定码长，对于码重为5的光正交签名图形码，取传号二维差距离三角阵d1,d2,…,d5中元素最大的整数12作为lmax，确定码长f＝2lmax+1＝2*12+1＝25；在步骤s3中，根据x＝{(0,0),(p1,q1),…,(pw-1,qw-1)}＝{(0,0),t1,t1+t2,…,t1+t2+…+ti,…,t1+t2+…+ti…+tw-1}映射关系，构造严格相关约束光正交签名图形码码字：x1＝{(0,0),(0,1),(0,4),(3,5),(8,5)}，x2＝{(0,0),(1,0),(2,2),(2,7),(6,9)}x3＝{(0,0),(2,0),(4,1),(6,4),(12,4)}，x4＝{(0,0),(1,1),(5,1),(6,5),(8,9)}x5＝{(0,0),(0,2),(3,2),(4,5),(5,10)}，所述光正交签名图形码码字满足自相关和互相关约束都为1。本发明通过构造传号二维差距离三角阵并按照映射关系构造严格相关约束光正交签名图形码码字，可以有效构造的严格相关约束光正交签名图形码码字数量多、码重数值大；可以构造出任意码重、任意数量的严格相关约束光正交签名图形码码字；该构造方法构造速度快，如构造500个码重为10的严格相关约束光正交签名图形码，构造时间仅需几十毫秒，并且简单、实用、可行；对参数没有约束、限定关系。本发明解决了并行光码分多址图像传输系统地址码构造困难的难题，所构造的严格相关约束光正交签名图形码可以作为并行光码分多址图像传输系统的地址码，广泛应用于需要传输图像的光接入网、无源光网络、光码标记交换网络、光监测网络、光纤传感器网络、光核心路由器、光边缘路由器及无线光通信系统及网络等。本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。当前第1页12