[發(fā)明專利]一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910915801.3
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110808828B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李揚(yáng);徐兵杰;楊杰;馬荔;黃偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

1.一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、發(fā)送端和接收端分別通過各自的基比對篩選單元獲得測量基相同的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，并傳遞給各自的參數(shù)估計單元；

步驟二、接收端從測量基相同的那部分?jǐn)?shù)據(jù)中選出用以進(jìn)行參數(shù)估計的數(shù)據(jù)C’發(fā)送給發(fā)送端的參數(shù)估計單元A；

步驟三、發(fā)送端的參數(shù)估計單元A將得到的參數(shù)估計值分別發(fā)送給安全碼率計算單元A和糾錯矩陣確定單元，糾錯矩陣確定單元將最終糾錯矩陣傳遞給譯碼計算單元A，并將糾錯矩陣信息A發(fā)送給接收端；參數(shù)估計單元A將需要進(jìn)行離散數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給離散數(shù)據(jù)處理單元A，利用離散化協(xié)商信息AB得到離散化后的數(shù)據(jù)發(fā)送給譯碼計算單元A；安全碼率計算單元A根據(jù)最終糾錯矩陣的碼率以及參數(shù)估計的結(jié)果計算得到安全碼率估計值，作為壓縮因子傳遞給私鑰密性放大單元A，并發(fā)送給接收端；其中：

所述最終糾錯矩陣的確定方法為：

第一步，根據(jù)實(shí)時SNR，從所有糾錯矩陣中選擇最優(yōu)糾錯矩陣H_i，滿足

第二步，根據(jù)信噪比的具體數(shù)值，基于基本糾錯矩陣，采用刪余或者縮短的方法進(jìn)行細(xì)調(diào)，獲得本次糾錯所需的最終糾錯矩陣；其中，對基本糾錯矩陣進(jìn)行細(xì)調(diào)的方法為：

(1)判定是否滿足SNRSNR_i，若是，則進(jìn)入(2)，否則進(jìn)入(5)；

(2)本次糾錯采用刪余方法；

(3)按如下公式計算出刪余位的長度p，并將碼字中隨機(jī)插入刪余位的位置記錄為{u_p}：

其中：m和n分別為糾錯矩陣H_i的行、列數(shù)，β_i為糾錯矩陣H_i的既定協(xié)調(diào)效率；

(4)發(fā)送端將實(shí)時SNR值和{u_p}發(fā)送給接收端，然后進(jìn)入(8)；

(5)本次糾錯采用縮短方法；

(6)按如下公式計算出縮短位的長度s，并將碼字中隨機(jī)插入縮短位的位置和值分別記錄為{u_s}和{v_s}：

(7)發(fā)送端將實(shí)時SNR值和{u_s}、{v_s}發(fā)送給接收端；

(8)細(xì)調(diào)結(jié)束；

步驟四、接收端的參數(shù)估計單元B接收來自發(fā)送端的糾錯矩陣信息A、安全碼率估計值A(chǔ)以及參數(shù)估計數(shù)據(jù)選擇信息A，然后分別將糾錯矩陣信息A傳遞給校驗子計算單元B，將安全碼率估計值A(chǔ)傳遞給私鑰密性放大單元B；參數(shù)估計單元B將需要進(jìn)行離散數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給離散數(shù)據(jù)處理單元B，利用離散化協(xié)商信息AB得到離散化后的數(shù)據(jù)分別發(fā)送給校驗子計算單元B和密鑰重組單元B；

步驟五、發(fā)送端和接收端的密鑰重組單元不斷累積譯碼成功的數(shù)據(jù)，按照相同的規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，累積到事先設(shè)定的數(shù)據(jù)量時，各自將本單元的數(shù)據(jù)傳遞給各自的私鑰密性放大單元；

步驟六、發(fā)送端和接收端的私鑰密性放大單元根據(jù)獲得的安全碼率，對密鑰重組單元傳遞過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，得到安全密鑰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼方法，其特征在于：所述校驗子計算單元B用于將最終糾錯矩陣H和離散化數(shù)據(jù)相乘，得到校驗子SPC，并將校驗子SPC發(fā)送給發(fā)送端的譯碼計算單元A；譯碼計算單元A利用最終糾錯矩陣H、校驗子SPC和離散化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼計算：如果譯碼成功，則將譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)A發(fā)送給接收方，并將譯碼后的數(shù)據(jù)傳遞給密鑰重組單元A；如果譯碼失敗，則將譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)A發(fā)送給接收方，并告知密鑰重組單元A本輪譯碼失敗；接收方根據(jù)譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)A，如果譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)A為成功，則將數(shù)據(jù)離散處理單元B得到的離散數(shù)據(jù)傳遞給密鑰重組單元B，如果譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)A為失敗，則告知數(shù)據(jù)離散處理單元B本輪譯碼失敗。

3.一種用于權(quán)利要求1或2所述的量子密鑰分發(fā)的多矩陣自適應(yīng)譯碼方法的裝置，其特征在于：發(fā)送端包括依次連接的信號發(fā)送模塊A、數(shù)據(jù)后處理模塊A和密鑰存儲模塊A，接收端包括依次連接的信號探測模塊B、數(shù)據(jù)后處理模塊B和密鑰存儲模塊B；所述信號發(fā)送模塊A同時將信號發(fā)送給信號探測模塊B；所述數(shù)據(jù)后處理模塊A和數(shù)據(jù)后處理模塊B相互進(jìn)行信息交互并各自進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到密鑰，發(fā)送給各自的密鑰存儲模塊進(jìn)行保存。