[发明专利]一种面向量子密钥分发系统的高效LDPC码的简化译码方法

说明书

一种面向量子密钥分发系统的高效LDPC码的简化译码方法,优化校验节点和变量节点的计算过程，以提高协商效率，属于量子通信技术领域。本发明的译码方法在每一次迭代过程中校验节点和变量节点进行计算，计算时需要对输入进行量化；校验节点计算时，校验节点的输出结果量化值求取过程如下：τ(p,q)表示校验节点一次迭代计算的输出结果量化值，p表示校验节点前一次迭代计算输出结果量化值，q表示校验节点当前迭代中输入数据的量化值，p≥q≥0，d＝p‑q；当q＞2，τ＝q‑η(d,2)‑η(d,6)；当q≤2，τ＝MAX(q‑η(d,4),0)；其中，

技术领域

本发明涉及量子密钥分发系统中的LDPC误码协商算法，特别涉及一种对LDPC误码协商算法中译码方法的高效简化，属于量子通信技术领域。

背景技术

误码协商是量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)后处理的关键环节，主要完成量子信道生成数据的纠错工作。常用的误码协商算法主要包括Cascade类、基于Polar码以及基于LDPC(Low-density parity-check，低密度奇偶校验)码的误码协商算法。目前LDPC误码协商算法由于其较高的协商效率及适合并行实现等优点而在高速QKD系统得到广泛应用。

LDPC误码协商算法中最常用的译码算法包括校验节点(Check node，CN)计算和变量节点(Variable Node，VN)计算，为了简化运算提高处理速率，通常会对数据进行量化处理，变量节点的计算在未量化之前无需考虑，但是由于量化造成的数据表示范围的减小同样会造成协商性能的损失，校验节点的输出结果采用现有的表示方式在协商效率方面会存在较大的性能损失，进而导致现有的LDPC码的简化译码方法在量子密钥分发系统中协商效率较低。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种优化校验节点和变量节点的计算过程，以提高协商效率的面向量子密钥分发系统的高效LDPC码的简化译码方法。

本发明的面向量子密钥分发系统的高效LDPC码的简化译码方法，所述译码方法在每一次迭代过程中校验节点和变量节点的计算需要对输入值进行量化；

校验节点计算时，校验节点的输出结果量化值求取过程如下：τ(p,q)表示校验节点一次迭代计算的输出结果量化值，p表示校验节点前一次迭代计算输出结果量化值，q表示校验节点当前迭代中输入数据的量化值，p≥q≥0，d＝p-q；

当q＞2，τ＝q-η(d,2)-η(d,6)；

当q≤2，τ＝MAX(q-η(d,4),0)；

其中，

优选的是，变量节点计算时：当变量节点的置信度达到量化范围所能表示的最大值VFU_max时，该变量节点为可信变量节点，该可信变量节点的置信度将不再更新，保持所述最大值直到译码结束。

优选的是，所述VFU_max由变量节点置信度信息的位数决定。

优选的是，预先将校验节点的输出结果量化值计算出来，以查找表的方式存储，在查找表中通过行、列定位的方式查找出校验节点的输出结果量化值。

本发明的有益效果，本发明通过量化操作大幅度提高了LDPC误码协商算法的处理速率，吞吐量的巨大提升使其可以应用更复杂的协商协议进一步提高协商效率，而不必担心吞吐量的降低。同时对校验节点和变量节点计算的优化提高了量化的LDPC误码协商算法在QKD系统中的协商效率。同时，本发明并未增添复杂的计算操作，所有的额外操作均可以简单实现，保证了本发明复杂度较低的优势，使其可以简单的部署在各种软硬件平台上。

附图说明

图1为校验节点计算的输出结果查找表；

图2为本发明的译码方法与未量化译码算法的性能对比图。

具体实施方式