[发明专利]适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法及系统

权利要求书

1.一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法，其特征是，包括以下过程：

所述量子密钥分发卫星网络构建成空对地量子密钥分配网络，包括量子业务层、量子网络层和量子控制层，所述量子网络层集成在机载卫星平台上，量子网络层中各节点通过网络信道互相通信，进行量子密钥分发，并通过业务信道与量子业务层不同的业务区域实现广域互联互通；所述量子控制层部署在地面设备上，通过控制信道进行量子通信网络的全面控制与管理；

量子网络层中发送方和接收方预共享纠缠完成后进行密钥共享时，发送方和接收方分别获得量子密钥序列X和Y；

在编码端采用Turbo编码器对量子密钥序列X和Y的编码，包括：编码端的Turbo编码器包括一个光交叉波分复用器、两个系统卷积编码器和一个删截器；量子密钥序列X和Y一路通过系统卷积编码器#1进行密钥序列转换、反馈、校验处理；另一路通过光交叉波分复用器合并成一组密钥序列，这组密钥序列再通过系统卷积编码器#2进行密钥序列转换、反馈、校验二次处理，两组编码再通过删截器形成最终量子密钥序列编码；

在解码端基于最大后验概率算法进行解码；

基于解码输出获得密钥序列X和Y，如果密钥序列X和Y一致，则数据协调成功。

2.根据权利要求1所述的一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法，其特征是，Turbo编码器通过输入密钥信息位和编码器的当前状态来确定编码输出的校验位和编码器的下一状态。

3.根据权利要求1所述的一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法，其特征是，解码端包括两个独立的解码器，两个解码器通过光交叉波分复用器相互连接；

采用基于对数映射算法的循环迭代解码结构，在第一迭代中，解码器1输出的似然比信息是外部信息，用作解码器2的先验信息。

4.根据权利要求1所述的一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法，其特征是，所述量子网络层中发送方和接收方预共享纠缠的过程包括：

假设发送方Alice通过网络信道向接收方Bob发起通信请求；

如果Bob同意通信，则向Alice发送确认通信命令，并计算Alice到Bob的最佳通信路径；

量子控制层分别向Alice和Bob发送量子态制备，将量子态通过最佳路径上的节点进行传递，并且量子网络层为最佳路径上节点分配量子纠缠对；

对选定的路径节点进行Bell基测量，完成纠缠交换；最后，发送方Alice和接收方Bob的量子序列都处于纠缠状态，预共享纠缠完成。

5.根据权利要求4所述的一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法，其特征是，所述发送方Alice通过网络信道向接收方Bob发起通信请求的具体过程为：

Alice的通信请求信息通过控制信道直接发送给量子控制层；量子控制层收到通信请求指令后，将请求消息通过控制信道发送到给Bob。

6.根据权利要求4所述的一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调方法，其特征是，所述Bob同意通信则向Alice发送确认通信命令的过程为：

如果Bob同意通信，则向量子控制层发送同意应答，量子控制层收到Bob的同意通信消息，则向Alice发送确认通信命令。

7.一种适用于量子密钥分发卫星网络的Turbo数据协调系统，其特征是，包括以下过程：

网络构建模块，用于构建空对地量子密钥分配网络，包括量子业务层、量子网络层和量子控制层，所述量子网络层集成在机载卫星平台上，量子网络层中各节点通过网络信道互相通信，进行量子密钥分发，并通过业务信道与量子业务层不同的业务区域实现广域互联互通；所述量子控制层部署在地面设备上，通过控制信道进行量子通信网络的全面控制与管理；

密钥共享模块，用于量子网络层中发送方和接收方预共享纠缠完成后进行密钥共享时，发送方和接收方分别获得量子密钥序列X和Y；

密钥编码模块，用于在编码端采用Turbo编码器对量子密钥序列X和Y的编码，包括：编码端的Turbo编码器包括一个光交叉波分复用器、两个系统卷积编码器和一个删截器；量子密钥序列X和Y一路通过系统卷积编码器#1进行密钥序列转换、反馈、校验处理；另一路通过光交叉波分复用器合并成一组密钥序列，这组密钥序列再通过系统卷积编码器#2进行密钥序列转换、反馈、校验二次处理，两组编码再通过删截器形成最终量子密钥序列编码；

密钥解码模块，用于在解码端基于最大后验概率算法进行解码；

数据协调模块，用于基于解码输出获得密钥序列X和Y，如果密钥序列X和Y一致，则数据协调成功。