一种数据发送、接收方法、装置及存储介质

1.本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据发送、接收方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.作为一种新兴的光通信物理层安全技术，qnsc(量子噪声流加密，quantum noise stream cipher)结合了数学复杂度和物理复杂度，具有高安全、高速率、长跨距、结构灵活，与现有光纤通信系统高度兼容等优点。qnsc本质是相干光量子效应，其安全性原理是通过固有的量子噪声来最大程度地掩蔽信号空间。量子噪声来自元件的量子效应，不是由设备的缺陷引起的，受测不准关系的支配，无法完全消除。
3.图1为qnsc传输示意图，如图所示，基的低位和数据作运算(例如异或)，得到加密的数据。加密的数据作为高位，基作为低位，一起进行相干传输。接收端，再通过基，解出加密的数据。再通过基的低位，解出数据。
4.现有技术的不足在于，星座图符号点均匀的使用频率，不利于用量子噪声来覆盖密钥和基信息。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种数据发送、接收方法、装置及存储介质，用以解决星座图符号点均匀的使用频率，不利于用量子噪声来覆盖密钥和基信息。
6.本发明提供以下技术方案：
7.一种数据发送方法，包括：
8.将数据进行前向纠错编码；
9.将基进行概率整形；
10.将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
11.发送相乘后的基及数据。
12.实施中，所述数据是加密的数据。
13.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
14.一种数据接收方法，包括：
15.将基进行概率整形；
16.将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；
17.获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据。
18.实施中，所述数据是加密的数据。
19.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
20.实施中，接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。
21.一种发送装置，包括：
22.处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：
23.将数据进行前向纠错编码；
24.将基进行概率整形；
25.将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
26.发送相乘后的基及数据；
27.收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。
28.实施中，所述数据是加密的数据。
29.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
30.一种发送装置，包括：
31.发送端数据处理模块，用于将数据进行前向纠错编码；
32.发送端基处理模块，用于将基进行概率整形；
33.发送端相乘模块，用于将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
34.发送模块，用于发送相乘后的基及数据。
35.实施中，发送端数据处理模块进一步用于将加密的数据进行前向纠错编码。
36.实施中，发送端基处理模块进一步用于通过分布匹配器对所述基进行概率整形的。
37.一种接收装置，包括：
38.处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：
39.将基进行概率整形；
40.将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；
41.获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据；
42.收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。
43.实施中，所述数据是加密的数据。
44.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
45.实施中，接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。
46.一种接收装置，包括：
47.接收端基处理模块，用于将基进行概率整形；
48.接收端相乘模块，用于将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；
49.接收端数据处理模块，用于获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据。
50.实施中，接收端数据处理模块进一步用于得到加密的数据。
51.实施中，接收端基处理模块进一步用于通过分布匹配器对所述基进行概率整形的。
52.实施中，接收端相乘模块进一步用于接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。
53.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述数据收发方法。
54.本发明有益效果如下：
55.本发明实施例提供的技术方案中，由于通过概率整形，可以改变量子噪声流加密系统的星座图符号点的使用频率，让量子噪声更好的和符号重叠，从而增加密钥和基的保密性。
附图说明
56.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
57.图1为背景技术中qnsc传输示意图；
58.图2为本发明实施例中概率星座整形技术效果示意图；
59.图3为本发明实施例中数据发送方法实施流程示意图；
60.图4为本发明实施例中数据接收方法实施流程示意图；
61.图5为本发明实施例中发射端侧的数据传输流程示意图；
62.图6为本发明实施例中接收端侧的数据传输流程示意图；
63.图7为本发明实施例中发送装置结构示意图；
64.图8为本发明实施例中接收装置结构示意图。
具体实施方式
65.发明人在发明过程中注意到：
66.目前的量子噪声流加密系统的星座图符号点的使用频率是均匀的。量子噪声是不均匀分布的，幅度越低，量子噪声越大。如果星座图符号点的使用频率是均匀的，则不利于用量子噪声来覆盖低振幅的星座图的符号点的，而低振幅的符号点代表着密钥和基信息，需要用量子噪声覆盖。
67.图2为概率星座整形技术效果示意图，如图所示，在光层，概率整形技术能够改变星座图符号点的使用频率，例如，低振幅符号点的使用频率高，高振幅符号点的使用频率低。通过这种方法可以改变符号的分布。
68.基于此，本发明实施例提供的技术方案中，将通过概率整形，改变量子噪声流加密系统的星座图符号点的使用频率。量子让噪声更好的覆盖符号，增加密钥和基的保密性。
69.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
70.在说明过程中，将分别从发送端与接收端侧的实施进行说明，然后还将给出二者配合实施的实例以更好地理解本发明实施例中给出的方案的实施。这样的说明方式并不意味着二者必须配合实施、或者必须单独实施，实际上，当发送端与接收端分开实施时，其也各自解决自身一侧的问题，而二者结合使用时，会获得更好的技术效果。
71.图3为数据发送方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：
72.步骤301、将数据进行前向纠错编码；
73.步骤302、将基进行概率整形；
74.步骤303、将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
75.步骤304、发送相乘后的基及数据。
76.其中，步骤301、302之间并不因编号或者附图的箭头示意而意味二者有时序关系。
77.图4为数据接收方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：
78.步骤401、将基进行概率整形；
79.步骤402、将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；
80.步骤403、获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据。
81.其中，步骤401、402之间并不因编号或者附图的箭头示意而意味二者有时序关系。
82.实施中，所述数据是加密的数据。
83.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
84.实施中，接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。
85.下面以实例进行说明。
86.图5为发射端侧的数据传输流程示意图，如图所示，可以包括：
87.数据或加密数据进行前向纠错编码；
88.基通过分布匹配器，进行概率整形；
89.概率整形后的基作为振幅，fec(前向纠错码，forward error correction)纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
90.概率整形后的基+数据，进行传输。
91.图6为接收端侧的数据传输流程示意图，如图所示，可以包括：
92.基通过分布匹配器，进行概率整形；
93.概率整形后的基作为振幅，传输后的加上噪声后的概率整形后的基+数据作为+/-符号，相乘；
94.得到fec纠错前的数据；
95.通过fec前向纠错，得到接收后的数据或加密数据。
96.基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种发送装置、接收装置、及计算机可读存储介质，由于这些设备解决问题的原理与数据收发方法相似，因此这些设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
97.在实施本发明实施例提供的技术方案时，可以按如下方式实施。
98.图7为发送装置结构示意图，如图所示，装置中包括：
99.处理器700，用于读取存储器720中的程序，执行下列过程：
100.将数据进行前向纠错编码；
101.将基进行概率整形；
102.将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
103.发送相乘后的基及数据；
104.收发机710，用于在处理器700的控制下接收和发送数据。
105.实施中，所述数据是加密的数据。
106.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
107.其中，在图7中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器700
代表的一个或多个处理器和存储器720代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机710可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器700负责管理总线架构和通常的处理，存储器720可以存储处理器700在执行操作时所使用的数据。
108.本发明实施例中还提供了一种发送装置，包括：
109.发送端数据处理模块，用于将数据进行前向纠错编码；
110.发送端基处理模块，用于将基进行概率整形；
111.发送端相乘模块，用于将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；
112.发送模块，用于发送相乘后的基及数据。
113.实施中，发送端数据处理模块进一步用于将加密的数据进行前向纠错编码。
114.实施中，发送端基处理模块进一步用于通过分布匹配器对所述基进行概率整形的。
115.为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
116.图8为接收装置结构示意图，如图所示，装置中包括：
117.处理器800，用于读取存储器820中的程序，执行下列过程：
118.将基进行概率整形；
119.将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；
120.获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据；
121.收发机810，用于在处理器800的控制下接收和发送数据。
122.实施中，所述数据是加密的数据。
123.实施中，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。
124.实施中，接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。
125.其中，在图8中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器800代表的一个或多个处理器和存储器820代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机810可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器800负责管理总线架构和通常的处理，存储器820可以存储处理器800在执行操作时所使用的数据。
126.本发明实施例中还提供了一种接收装置，包括：
127.接收端基处理模块，用于将基进行概率整形；
128.接收端相乘模块，用于将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；
129.接收端数据处理模块，用于获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据。
130.实施中，接收端数据处理模块进一步用于得到加密的数据。
131.实施中，接收端基处理模块进一步用于通过分布匹配器对所述基进行概率整形的。
132.实施中，接收端相乘模块进一步用于接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。
133.为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
134.本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述数据收发方法。
135.具体实施可以参见发送端的发送方法和/或接收端的接收方法的实施。
136.综上所述，本发明实施例提供的技术方案中，通过概率整形，改变量子噪声流加密系统的星座图符号点的使用频率。量子让噪声更好的覆盖符号，增加密钥和基的保密性。
137.通过概率整形，让量子噪声更好的和符号重叠。
138.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
139.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
140.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
141.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
142.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种数据发送方法，其特征在于，包括：将数据进行前向纠错编码；将基进行概率整形；将概率整形后的基作为振幅，前向纠错码fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；发送相乘后的基及数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据是加密的数据。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。4.一种数据接收方法，其特征在于，包括：将基进行概率整形；将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据是加密的数据。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基是通过分布匹配器进行概率整形的。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，接收到的概率整形后的基以及数据，是传输后加上噪声后的概率整形后的基以及数据。8.一种发送装置，其特征在于，包括：处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：将数据进行前向纠错编码；将基进行概率整形；将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；发送相乘后的基及数据；收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。9.一种发送装置，其特征在于，包括：发送端数据处理模块，用于将数据进行前向纠错编码；发送端基处理模块，用于将基进行概率整形；发送端相乘模块，用于将概率整形后的基作为振幅，fec纠错后的数据作为+/-符号，相乘；发送模块，用于发送相乘后的基及数据。10.一种接收装置，其特征在于，包括：处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：将基进行概率整形；将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得到数据；收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。11.一种接收装置，其特征在于，包括：接收端基处理模块，用于将基进行概率整形；接收端相乘模块，用于将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；接收端数据处理模块，用于获取fec纠错前相乘后的基及数据后，通过fec前向纠错，得
到数据。12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一所述方法。

技术总结
本发明公开了一种数据发送、接收方法、装置及存储介质，包括：将数据进行前向纠错编码；将基进行概率整形；将概率整形后的基作为振幅，FEC纠错后的数据作为+/-符号，相乘；发送相乘后的基及数据。将基进行概率整形；将概率整形后的基作为振幅，接收到的概率整形后的基以及数据作为+/-符号，相乘；获取FEC纠错前相乘后的基及数据后，通过FEC前向纠错，得到数据。采用本发明，可以改变量子噪声流加密系统的星座图符号点的使用频率，让量子噪声更好的和符号重叠，从而增加密钥和基的保密性。从而增加密钥和基的保密性。从而增加密钥和基的保密性。


技术研发人员：柳晟 李允博 魏爽 雷超 王伟
受保护的技术使用者：北京邮电大学 中国移动通信集团有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2023/9/22