引用本文：
刘川，黄在朝，刘世栋，等. 基于LDPC码的相干光通信QNSC系统方案[J]. 光通信技术，2021，45（2）：24-27.
刘 川1,2，黄在朝1,2，刘世栋1,2，李俊佳3，雷 超3，张 杰3*
（1.全球能源互联网研究院有限公司，北京 102209； 2.国家电网有限公司 电力通信网络技术实验室，北京 102209； 3.北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：针对光网络物理层安全通信问题，提出了基于低密度奇偶校验（LDPC）码的相干通信量子噪声流加密（QNSC）系统方案，将码率为9/10的LDPC码和离散傅里叶变换正交频分复用（DFT-OFDM）技术应用在系统方案中，最后对该方案进行了实验验证。实验结果表明：经过传输跨距为40 km、80 km、120 km和160 km的标准单模光纤后，LDPC码有效地降低了系统误码率，改善了系统通信的安全性，同时不会对系统的基本性能造成影响。
关键词：安全通信；量子噪声流加密；误码率；低密度奇偶校验；传输性能
中图分类号：TN929.11 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2021）02-0024-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.02.006
0 引言
光网络物理层安全的关键在于保障数据在传输过程中不被截获，本质是利用外部协商所得的密钥对传输信号进行加密处理。其中，利用量子噪声流加密（QNSC）进行信息安全传输的方案成为主流研究方向之一，它采用了一种通过测量具有相干态的信号而被量子噪声随机化的流加密协议 [1]。此加密方法对传输性能影响小，并且充分利用了模数/数模的量化空间，对噪声实现了最大限度的遮掩[2]。近年来，QNSC系统被广泛地应用在强度调制（IM）[3]、相位调制（PM）[4]和正交幅度调制（QAM）[5-6]的光通信系统中以增强信息传输在物理层的安全性；同时，低密度奇偶校验（LDPC）码具有逼近香农极限的优良性能，而且其译码的复杂度相对较低，结构也相对灵活，能降低数据在长距离传输后的误码率。因此，出现了LDPC码和各种高阶调制相结合的光纤通信系统方案[7-9]。本文以LDPC码编码技术为基础，将离散傅里叶变换正交频分复用（DFT-OFDM）引入QNSC系统中，提出一种基于LDPC码的相干光通信QNSC系统方案。
4 结束语
本文提出了一种将LDPC码应用于相干光通信QNSC系统中的方案，对高阶QAM信号进行DFT-OFDM后，分别在40 km、80 km、120 km和160 km的SMF进行了实验验证。实验结果表明：LDPC码（9/10）引入QNSC系统后有效改善了QNSC系统的传输误码率特性，同时系统引入LDPC码不改变传输系统的安全性。