[发明专利]一种正交随机相位编码技术及其在体全息存储器中的应用

摘要

本发明公开了属于信息处理技术领域的的一种正交随机相位编码技术及其在体全息存储器中的应用。采用正交相位编码技术，减小存储在同一体积内的数据页间的串扰，利用哈德码矩阵或者Rademacher函数构造正交相位码，然后以特定的随机规律置换，得到同时具有随机性和正交性的相位码，用于体全息存储器的相位复用和数据加密；由于，同一组相位板存在正交关系，用任何一块相位板读取相应数据页时，存储在介质同一位置的其它数据页均不能被读出，故输出数据页的信噪比不受影响，可以达到很高的级别，提高了体全息数据系统的存储密度和数据安全性。

主权项

1.一种正交随机相位编码的产生方法，其特征在于，采用正交相位编码技术，减小存储在同一体积内的数据页间的串扰，利用哈德码矩阵或者Rademacher函数构造正交相位码，然后以特定的随机规律置换，得到同时具有随机性和正交性的相位码，用于体全息存储器的相位复用和数据加密；正交随机相位编码的产生包括第一种方法和第二种方法，该两种方法分述如下：第一种方法的流程步骤如下：1)产生一个N维的哈德码矩阵(N＝2ⁿ)；2)生成一个长度为N的随机排列，与顺序排列(1，2，3，…，N)组成随机映射1：123...Nx1x2x3...xN;]]>同理生成一个长度为N*N的随机排列，顺序排列(1，2，3，…，N*N)组成随机映射2：123...N*Nx1x2x3...xN*N;]]>3)根据随机映射1将哈德码矩阵各行重新排列，记为源矩阵；4)取出源矩阵的第二列，扩展为二维，生成各列相同的扩展矩阵；5)把扩展矩阵逐行排列成长度为N*N的一维数组，根据随机映射2将该数组每个元素重新排列，再逐行重组为N维的随机矩阵；6)取出源矩阵的第三列，重复(4)、(5)，得到下一个随机矩阵，此矩阵与前面的随机矩阵正交；7)根据需要存储的数据页的数目M(M＜N)，取出源矩阵的M列，构造M个随机矩阵，这一组随机矩阵两两正交。第二种方法用Rademacher函数构造正交随机相位码，Rademacher函数有两个自变量n和t，用R(n，t)表示，R(n，t)＝Sgn(sin2ⁿnt)；正交随机相位码生成步骤如下：(1)用Rademacher函数构造N*t维的正交矩阵；(2)生成一个长度为N的随机排列，与顺序排列(1，2，3，…，N)组成随机映射1：123...Nx1x2x3...xN;]]>同理生成一个长度为N*N的随机排列，顺序排列(1，2，3，…，N*N)组成随机映射2：123...N*x1x2x3...xN*N;]]>(3)将正交矩阵转置，各行根据随机映射1排列，生成源矩阵；(4)取出源矩阵的第二列，扩展为二维，生成各列相同的扩展矩阵；(5)将扩展矩阵逐行排列为长度为N*N的一维数组，根据随机映射2将该数组每个元素重新排列，再逐行重组为N维的随机矩阵；(6)取出源矩阵的第三列，重复(4)(5)，得到另一个随机矩阵；(7)根据需要存储的数据页的数目M(M＜N)，取出源矩阵的M列，构造一组随机矩阵，组内M个二维矩阵相互正交。Rademacher函数产生的矩阵包括两种元素+1和-1，以n＝4，t＝8为例，构造的正交矩阵表示为R(0,t)R(1,t)R(2,t)R(3,t)=111111111111-1-1-1-111-1-111-1-11-11-11-11-1.]]>转置后，随机行置换，生成源矩阵。抽取各列，按照第二种方法的步骤(4)扩展至二维，按照第二种方法的步骤(5)随机映射，即得到一组正交随机矩阵；将1代换为0，-1代换为π，即得到一组正交随机相位码。