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(shù)一直是保密通信中的研究熱點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)密碼體系依賴于算法復(fù)雜度的保密方式，量子密鑰分發(fā)(Quantum key distribution,QKD)利用量子力學(xué)的物理性質(zhì)來(lái)保證密鑰的“絕對(duì)安全”，在保密性需求高的場(chǎng)合具有廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)是QKD協(xié)議中的一個(gè)關(guān)鍵模塊，目前數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)中主要采用二分法糾錯(cuò)、Cascade糾錯(cuò)和Winnow算法進(jìn)行糾錯(cuò)，而LDPC具有更優(yōu)異的時(shí)效性，本文對(duì)LDPC碼在數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，

2、主要工作如下：
　　1）對(duì)基于二分法糾錯(cuò)、Cascade糾錯(cuò)和Winnow算法的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明：二分法糾錯(cuò)簡(jiǎn)單易用，缺點(diǎn)是無(wú)法糾正偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤；Cascade糾錯(cuò)解決了二分法糾錯(cuò)無(wú)法檢測(cè)偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤的問(wèn)題，但是仍然有交互次數(shù)大且糾錯(cuò)性能依賴于分組長(zhǎng)度的缺點(diǎn)；Winnow算法雖然降低了交互次數(shù)，但是糾錯(cuò)過(guò)程中存在著錯(cuò)誤不減反增的風(fēng)險(xiǎn)。
　　2）對(duì)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(jìn)行了仿真，結(jié)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(cuò)時(shí)延，而缺點(diǎn)是在誤碼率大于2％時(shí)，糾錯(cuò)算法的穩(wěn)定性不佳，其原因是硬判決譯碼過(guò)程中損失了較多的軟信息。針對(duì)這一問(wèn)題，根據(jù)校驗(yàn)矩陣的稀疏性和硬判決譯碼算法的特點(diǎn)，本文提出了一種采用分組補(bǔ)零方式改進(jìn)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(jié)果表明，改進(jìn)后的協(xié)調(diào)方案靈活性更優(yōu)，將可糾錯(cuò)誤碼率上限提高至11%。
　　3）針對(duì)BSC模型下采用和積譯碼算法協(xié)調(diào)效率不高的問(wèn)題，本文構(gòu)造了一種優(yōu)化度分布的非規(guī)

4、則LDPC校驗(yàn)矩陣，將其用于數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明，該方案在誤碼率大于5%時(shí)獲得了比Cascade算法更高的協(xié)調(diào)效率。
　　4）對(duì)信源誤碼率的估計(jì)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(jī)抽取信息估計(jì)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(jì)的準(zhǔn)確度會(huì)下降，為解決這一矛盾，本文提出了一種采用LDPC碼估計(jì)信源誤碼率的方法，該方法在碼長(zhǎng)大于60000時(shí)，減少了1/4的泄露信息，且估計(jì)準(zhǔn)確度與采