基于LDPC碼的離散變量量子密鑰分發(fā)的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào).pdf

1、密鑰加密技術一直是保密通信中的研究熱點。相比于傳統(tǒng)密碼體系依賴于算法復雜度的保密方式，量子密鑰分發(fā)(Quantum key distribution,QKD)利用量子力學的物理性質(zhì)來保證密鑰的“絕對安全”，在保密性需求高的場合具有廣泛的應用前景。數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)是QKD協(xié)議中的一個關鍵模塊，目前數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)中主要采用二分法糾錯、Cascade糾錯和Winnow算法進行糾錯，而LDPC具有更優(yōu)異的時效性，本文對LDPC碼在數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)中的應用進行了研究，

2、主要工作如下：
　　1）對基于二分法糾錯、Cascade糾錯和Winnow算法的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)進行了仿真，結果表明：二分法糾錯簡單易用，缺點是無法糾正偶數(shù)個錯誤；Cascade糾錯解決了二分法糾錯無法檢測偶數(shù)個錯誤的問題，但是仍然有交互次數(shù)大且糾錯性能依賴于分組長度的缺點；Winnow算法雖然降低了交互次數(shù)，但是糾錯過程中存在著錯誤不減反增的風險。
　　2）對基于LDPC硬判決比特翻轉(zhuǎn)譯碼算法的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)進行了仿真，結果表明，該算法

3、能夠極大地減少數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的糾錯時延，而缺點是在誤碼率大于2％時，糾錯算法的穩(wěn)定性不佳，其原因是硬判決譯碼過程中損失了較多的軟信息。針對這一問題，根據(jù)校驗矩陣的稀疏性和硬判決譯碼算法的特點，本文提出了一種采用分組補零方式改進的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案，該方案可以較大減少軟信息的損失，仿真結果表明，改進后的協(xié)調(diào)方案靈活性更優(yōu)，將可糾錯誤碼率上限提高至11%。
　　3）針對BSC模型下采用和積譯碼算法協(xié)調(diào)效率不高的問題，本文構造了一種優(yōu)化度分布的非規(guī)

4、則LDPC校驗矩陣，將其用于數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)并進行了仿真，結果表明，該方案在誤碼率大于5%時獲得了比Cascade算法更高的協(xié)調(diào)效率。
　　4）對信源誤碼率的估計是選擇合適的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案的依據(jù)，目前采用隨機抽取信息估計誤碼率的方法，泄露信息與消耗資源的比值為1:1，若降低這一比值，通常估計的準確度會下降，為解決這一矛盾，本文提出了一種采用LDPC碼估計信源誤碼率的方法，該方法在碼長大于60000時，減少了1/4的泄露信息，且估計準確度與采