[發明專利]一種適用于量子密鑰分發系統的糾錯編解碼方法

在審

• 申請號: 201910718458.3
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN110518920A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 葉志遠;李志浩;謝科軍;倪鵬程;曹燦;蒲強;陳顥;凡恒山;王衛華
• 申請（專利權）人: 安徽繼遠軟件有限公司;國網信息通信產業集團有限公司
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11;H04L9/08
• 代理公司: 34115 合肥天明專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 金凱<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種適用于量子密鑰分發系統的糾錯編解碼方法，屬于網絡通信技術領域，包括量子LDPC編碼時，在量子LDPC序列中插入已知的訓練信息位，得到待傳輸的量子LDPC碼；將待傳輸的量子LDPC碼發送至接收端以供接收端譯碼。本發明在接收端對原始的LDPC編碼序列中插入已知的訓練信息位，并將插入的訓練信息位與接收端共享，接收端將插入已知訓練信息的量子LDPC編碼發送至接收端供接收端譯碼。接收端在譯碼時，從接收到的量子LDPC編碼消息中提取出訓練信息位，通過提取到的訓練信息位實現對信道的快速估計，得到較為準確的變量節點先驗信息，結合變量節點的先驗信息實現量子LDPC譯碼性能的提升。

技術領域

本發明涉及網絡通信技術領域，特別涉及一種適用于電力通信網中量子密鑰分發系統的糾錯編解碼方法。

背景技術

量子密鑰分發系統是利用單光子不可分割、量子態不可復制的特性，實現通信雙方間的安全密鑰分配，解決了對稱加密算法中密鑰分配的安全性問題。量子密鑰分發的安全性由量子物理原理保障，其是至今為止唯一得到嚴格證明的，能從原理上確保實現無條件安全的通信加密技術。由于一些場景中涉及敏感數據通信的特殊需求，量子密鑰分發系統是保護敏感數據傳輸的極佳選擇。

比如在電力系統中，通信所用的光纜線路大多數為架空光纜，如光纖復合架空地線光纜(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPWG)，或者全介質自承式光纜(All-dielectric Self-supporting Optical Cable，ADSS)，量子信號的傳輸距離及系統穩定性受環境的影響較大。風、覆冰、雷擊、溫度變化、舞動等環境因素對光纜的影響會導致光纖的光子偏振態等物理狀態發生變化，由于量子態極度脆弱，這些變化導致量子比特信息在傳輸中會發生比特翻轉、相位翻轉等錯誤。從而進一步使得正義密鑰產生速率及錯誤率產生較大變化，這種外界環境對量子態的消相干作用對量子操作過是否能有效實現起著決定性的作用，量子糾錯碼(Quantum Error Correcti ngCode，QECC)是目前克服消相干最有效的方法。

糾錯，即在通信中為了保證收到兩端數據的一致性，發送端可以在有效數據(稱為信息碼元)之后附加一段額外的數據(稱為監督碼元)一起發送出去，接收端在接收到信息碼元和監督碼元之后可以檢測出信息碼元和監督碼元是否存在錯誤，還可以對錯誤的數據糾錯。低密度奇偶校驗碼(LowDensityParityCheckCode，LDPC)具有高效的編碼與譯碼算法，而且在碼率低于信道容量下可以隨著碼長的增加無限逼近Shannon限，所以在經典通信中得到了廣泛的應用。

但是，在電力應用環境下使用架空光纜進行量子通信時，更容易受到各種環境因素的影響，誤碼率更高，傳統的低密度奇偶校驗碼很難保證電力通信網中量子密鑰分發系統中量子密鑰的準確性和電力系統通信的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于量子密鑰分發系統的糾錯編碼方法和解碼方法，以提高量子糾錯碼的糾錯能力。

為實現以上目的，一方面，本發明提供一種適用于量子密鑰分發系統的糾錯碼方法，包括如下步驟：

量子LDPC編碼時，在量子LDPC序列中插入已知的訓練信息位，得到待傳輸的量子LDPC碼；

將所述待傳輸的量子LDPC碼發送至接收端以供接收端譯碼。

進一步地，所述在量子LDPC序列中插入已知的訓練信息位，得到待傳輸的量子LDPC碼，包括：

在所述量子LDPC序列中均勻的插入所述已知的訓練信息位，得到所述待傳輸的量子LDPC碼。

進一步地，所述已知的訓練信息位為0或1。

進一步地，在所述量子LDPC編碼時，在量子LDPC序列中插入已知的訓練信息位，得到待傳輸的量子LDPC碼之前，還包括：