本發(fā)明涉及安全通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種密鑰協(xié)商方法及通信裝置。

背景技術(shù)：

對信息進行加密是保證通信安全的重要方法。在無線通信過程中，通信雙方對信道進行雙向探測，對接收信號的幅度、相位和時延等參數(shù)進行估計，然后通過信道量化、密鑰協(xié)商和保密增強來完成密鑰的生成。由于信息發(fā)送方和信息接收方硬件設(shè)備的差別以及信道噪聲的存在，信息發(fā)送方和信息接收方分別向?qū)Ψ桨l(fā)送信息后，信息發(fā)送方和信息接收方接收信息并量化得到的離散序列并不完全一致。此時信息接收方與信息發(fā)送方就需要通過密鑰協(xié)商的方法將離散序列協(xié)商一致。

現(xiàn)有技術(shù)中，信息發(fā)送方和信息接收方進行協(xié)商的過程為：信息發(fā)送方將量化得到的離散序列進行編碼處理后發(fā)送給信息接收方，信息接收方接收到編碼碼字后，對接收到的編碼碼字進行相關(guān)處理并估計自己量化得到的離散序列與由接收到的編碼碼字處理得到的離散序列的不一致率，根據(jù)估計得到的不一致率計算得到初始對數(shù)似然比，進而計算得到最終的對數(shù)似然比，使用最終計算得到的對數(shù)似然比對處理得到的離散序列進行譯碼，得到正確的離散序列。在上述協(xié)商過程中，如果信息接收方估計得到的不一致率不準確，將會導致信息接收方譯碼得到的離散序列與信息發(fā)送方發(fā)送的離散序列更加不一致。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提出一種密鑰協(xié)商方法及通信裝置，所述通信裝置進行密鑰協(xié)商時，不利用估計得到的離散序列初始不一致率來生成譯碼算法的初始信息，避免因初始不一致率估計不準確而影響密 鑰協(xié)商性能。

本發(fā)明第一方面提供了一種密鑰協(xié)商方法，應用于密鑰協(xié)商的第一通信方，該方法包括以下步驟：對獲取的隨機變量進行采樣得到采樣值；將所有采樣值的取值區(qū)間劃分為設(shè)定數(shù)量的子區(qū)間，并為每個采樣值分別設(shè)置子區(qū)間位置索引；將所述隨機變量的所有采樣值的子區(qū)間位置索引發(fā)送給與第一通信方進行密鑰協(xié)商的第二通信方，以使所述第二通信方生成量化軟信息；對所述隨機變量的每個采樣值分別進行量化處理，得到離散序列；對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字；將所述離散序列的編碼碼字發(fā)送給所述第二通信方，以使所述第二通信方譯碼得到離散序列；接收所述第二通信方發(fā)送的哈希值，并根據(jù)所述哈希值判斷所述第二通信方譯碼得到的離散序列是否正確；所述哈希值由所述第二通信方根據(jù)譯碼得到的離散序列計算得到。在上述密鑰協(xié)商過程中，第一通信方將每個采樣值的子區(qū)間位置索引發(fā)送給第二通信方，一方面便于第二通信方更精確地確認每一采樣值所在子區(qū)間，減小第二通信方對第一通信方采樣值的不確定性。另一方面，第二通信方根據(jù)接收到的子區(qū)間位置索引計算得到第一通信方采樣值量化軟信息，以所述量化軟信息作為譯碼算法的初始對數(shù)似然信息，更多地保留了原始信息熵，擺脫了現(xiàn)有技術(shù)中因估計不一致率不準確而導致的譯碼不準確困境。

本發(fā)明第二方面提供了另一種密鑰協(xié)商方法，應用于密鑰協(xié)商的第二通信方，該方法包括以下步驟：接收與第二通信方進行密鑰協(xié)商的第一通信方發(fā)送的子區(qū)間位置索引；根據(jù)所述子區(qū)間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的采樣值，計算得到所述第一通信方獲取的隨機變量的每個采樣值的量化軟信息；接收所述第一通信方發(fā)送的編碼碼字；根據(jù)所有采樣值的量化軟信息和所述編碼碼字，計算得到譯碼信息組；根據(jù)所述譯碼信息組，譯碼得到離散序列；根據(jù)所述離散序列計算得到哈希值，并將所述哈希值發(fā)送給所述第一通信方。在上述密鑰協(xié)商過程中，第二通信方根據(jù)第一通信方發(fā)送的各采樣值子區(qū)間位置索引計算得到各采樣值的量化軟信息，以所述量化軟信息作為譯碼算法的初始對數(shù)似然信息，保護了原始信道信息之間的信息熵，使譯碼更準確。

本發(fā)明第三方面提供了一種通信裝置，包括：接收單元、發(fā)送單元及處理單元；其中，所述發(fā)送單元，用于將所述處理單元發(fā)送的子區(qū)間位置索引、離散序列編碼碼字及哈希值發(fā)送給與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置；所述接收單元，用于接收與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置發(fā)送的子區(qū)間位置索引、編碼碼字及哈希值，并發(fā)送給所述處理單元；所述處理單元與所述接收單元及所述發(fā)送單元連接，用于對獲取的隨機變量進行采樣得到采樣值；將所有采樣值的取值區(qū)間劃分為設(shè)定數(shù)量的子區(qū)間，為每個采樣值分別設(shè)置子區(qū)間位置索引并將所有采樣值的子區(qū)間位置索引發(fā)送給所述發(fā)送單元；對所述隨機變量的每個采樣值分別進行量化處理，得到離散序列，對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字，并將所述離散序列編碼碼字發(fā)送給所述發(fā)送單元；根據(jù)所述接收單元接收的哈希值判斷與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置譯碼得到的離散序列是否正確；根據(jù)所述接收單元接收的子區(qū)間位置索引及自身獲取的隨機變量的采樣值，計算得到與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置獲取的隨機變量的每個采樣值的量化軟信息；根據(jù)所有采樣值的量化軟信息及所述接收單元接收的編碼碼字計算得到譯碼信息組；根據(jù)所述譯碼信息組譯碼得到離散序列，根據(jù)譯碼得到的離散序列計算得到哈希值，并將所述哈希值發(fā)送給所述發(fā)送單元。

在一個實現(xiàn)方式中，所述將所有采樣值的取值區(qū)間劃分為設(shè)定數(shù)量的子區(qū)間，包括：將所有采樣值的取值區(qū)間等概地劃分為第一設(shè)定數(shù)量的區(qū)間，并為每個區(qū)間編碼；分別將所述第一設(shè)定數(shù)量的區(qū)間中的每個區(qū)間，等概量化為第二設(shè)定數(shù)量的子區(qū)間。在上述劃分過程中，在將所有采樣值的取值區(qū)間劃分為第一設(shè)定數(shù)量的區(qū)間后，由于信道估計誤差的存在，靠近量化邊界的采樣值會增加雙方量化比特的誤比特率，此時再把每一個量化區(qū)間等概量化為第二設(shè)定數(shù)量的子區(qū)間，這樣對于每個采樣值，其位置歸屬更詳細，降低了誤比特率。

在一個實現(xiàn)方式中，所述對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字，包括：將所述離散序列均分為第一離散序列和第二離散序列；對所述第一離散序列進行編碼處理，得到第一離散序列編碼碼字；將所述第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列進行模2加運算處理，得到所 述離散序列的編碼碼字。上述將第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列進行模2加運算處理，可以防止在發(fā)送所述第一離散序列編碼碼字時，被竊聽方竊聽。

在一個實現(xiàn)方式中，在對所述隨機變量的每個采樣值分別進行量化處理，得到離散序列之后，在對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字之前，該方法還包括：接收所述第二通信方發(fā)送的表征量化軟信息已生成的信息。

在一個實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述子區(qū)間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的采樣值，計算得到所述第一通信方獲取的隨機變量的每個采樣值的量化軟信息，包括：根據(jù)所述子區(qū)間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的采樣值，分別計算得到與所述第二通信方獲取的隨機變量的每個采樣值相對應的，所述第一通信方獲取的隨機變量的每個采樣值的，每個編碼比特為0的條件概率以及為1的條件概率；根據(jù)所述與所述第二通信方獲取的隨機變量的每個采樣值相對應的，所述第一通信方獲取的隨機變量的每個采樣值的，每個編碼比特為0的條件概率以及為1的條件概率，分別計算得到與所述第二通信方獲取的隨機變量的每個采樣值相對應的，所述第一通信方獲取的隨機變量的每個采樣值的每個編碼比特的對數(shù)似然比，作為量化軟信息。

在一個實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所有采樣值的量化軟信息和所述編碼碼字，計算得到譯碼信息組，包括：將所有采樣值的量化軟信息，劃分為第一量化軟信息和第二量化軟信息；對所述第二量化軟信息進行硬判決處理，得到第二量化序列；將所述第二量化序列與所述編碼碼字進行模2加運算處理，得到第一編碼序列；對所述第一編碼序列進行軟判決處理，得到第二編碼序列；將所述第二編碼序列與所述第二量化軟信息的絕對值進行對應位置相乘處理，得到第三編碼序列；將所述第三編碼序列與所述第一量化軟信息組成譯碼信息組。從上述處理過程可以看出，本發(fā)明中第二通信方不根據(jù)估計得到的初始比特不一致率計算得到初始對數(shù)似然比信息，進而計算得到對數(shù)似然比，將計算得到的對數(shù)似然比作為譯碼算法的輸入，而是采用量化軟信息作 為譯碼器輸入，更多地保留了原始信道信息之間的信息熵，避免了由于估計初始比特不一致率不準確而導致譯碼不準確，提高了譯碼糾錯性能。

在一個實現(xiàn)方式中，在根據(jù)所述子區(qū)間位置索引，以及所述第二通信方獲取的隨機變量的采樣值，計算得到所述第一通信方獲取的隨機變量的每個采樣值的量化軟信息之后，該方法還包括：向所述第一通信方發(fā)送表征量化軟信息已生成的信息。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種密鑰協(xié)商方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的信道調(diào)整量化算法示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

信息加密是保證通信安全的重要方法，現(xiàn)有的加密解密技術(shù)都是利用沒有嚴格證明的數(shù)學難題和計算的復雜度，加大密碼被破解的計算量，從而提高通信安全性，但是并不能保證無條件的安全。隨著數(shù)學和量子計算機的高速發(fā)展，傳統(tǒng)體制下的通信安全性面臨著嚴峻的考驗。因無線信道具有時變性、空變性和互易性的特點，基于無線信道生成的密鑰具有香農(nóng)提出的“一次一密”完美密碼的特性，不易被破解，能夠更大程度上保證通信安全，因此越來越多地被采用。

在基于無線信道密鑰加密的保密通信系統(tǒng)中，合法通信雙方在相干時間內(nèi)完成對信道的雙向探測，然后對接收信號的幅度、相位和時延等特定參數(shù)進行估計，最后經(jīng)信道量化、密鑰協(xié)商和保密增強來完成密鑰的生成。由于信息發(fā)送方和信息接收方硬件設(shè)備的差別以及信道中噪聲的存在，信息發(fā)送 方和信息接收方分別向?qū)Ψ桨l(fā)送信息后，信息發(fā)送方和信息接收方分別接收信息并量化得到的隨機變量并不完全一致，此時就需要通信雙方通過密鑰協(xié)商把各自的隨機變量協(xié)商一致。

本發(fā)明提出一種密鑰協(xié)商方法及通信裝置，使通信雙方能夠?qū)⒏髯粤炕玫降碾S機變量協(xié)商一致。

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的本發(fā)明技術(shù)方案的實施例僅僅是本發(fā)明技術(shù)方案的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提出的密鑰協(xié)商方法包括以下步驟：

S101、第一通信方對獲取的隨機變量X進行采樣得到采樣值；

在通信雙方進行密鑰協(xié)商之前，通信雙方已經(jīng)分別獲得兩個相關(guān)性較強，且服從相同的概率分布的隨機變量。具體的，第一通信方向第二通信方發(fā)送一條信息，第二通信方接收該信息，得到一個隨機變量；同樣的，第二通信方向第一通信方發(fā)送相同的一條信息，第一通信方接收該信息，得到一個隨機變量。由于第一通信方和第二通信方硬件設(shè)備的差異以及信道噪聲的存在，第一通信方和第二通信方針對同一條信息量化得到的隨機變量相關(guān)性較強且服從相同的概率分布，但并不是完全相同。

假設(shè)第一通信方Alice向第二通信方Bob發(fā)送一條信息S，Bob接收S，得到隨機變量Y；然后Bob向Alice發(fā)送信息S，Alice接收S，得到隨機變量X。所述X和Y即為用于生成密鑰的初始信息來源，并且X與Y相關(guān)性較強且服從相同的概率分布。

S102、第一通信方將自身獲取的隨機變量X的取值區(qū)間等概地分為M個區(qū)間，并為每個區(qū)間編碼；

參見圖2所示的信道調(diào)整量化算法示意圖，第一通信方將自身獲取的隨機變量X的取值區(qū)間等概地分為M個區(qū)間，那么每個采樣值的量化比特數(shù)R＝log₂M。接下來，第一通信方對M個區(qū)間分別進行編碼，具體的，在本發(fā)明實施例中，使用格雷編碼對每個區(qū)間編碼，例如圖2中所示，Alice將X的取值區(qū)間分為四個區(qū)間，每個區(qū)間量化比特為2比特，則各個區(qū)間編碼分別為00、01、11、10。

需要說明的是，本發(fā)明實施例為了便于說明，在對每個區(qū)間進行編碼的同時，將取值屬于本區(qū)間的采樣值，也認為其具有一個編碼，并且其編碼與其所在區(qū)間的編碼相同。也就是說，取值屬于某一區(qū)間的采樣值，都具有與該區(qū)間編碼相同的編碼，只是該區(qū)間中每個采樣值在該區(qū)間中所處的位置不同。

S103、第一通信方將X的每個取值區(qū)間分別等概地分為N個子區(qū)間；

由于信道估計誤差的存在，靠近量化邊界的采樣值會增加雙方量化比特的誤比特率，為了降低誤比特率，第一通信方再把每一個量化區(qū)間等概量化為N個子區(qū)間，并確定其采樣值所在的子區(qū)間位置。

例如圖2所示，設(shè)每個采樣值量化的比特數(shù)為R,且采用格雷編碼，那么量化區(qū)間數(shù)為2^R，再把每個區(qū)間等概量化為N個小區(qū)間，則第一通信方接收信號X的取值區(qū)間被等概分為2^R*N個子區(qū)間，子區(qū)間邊界分別為 且

a_i＝F^-1(i/(2^R*N))

其中為逆累計積分函數(shù)。

按照上述公式確定每個小區(qū)間的邊界，按照每個小區(qū)間的邊界，對每個區(qū)間進行小區(qū)間等概劃分。

S104、第一通信方確認X的每個采樣值所在的子區(qū)間，并將所述采樣值所在子區(qū)間的編號設(shè)定為所述采樣值的子區(qū)間位置索引；

具體的，第一通信方將X的取值區(qū)間劃分為M個區(qū)間，并將每個區(qū)間再進一步分別劃分為N個子區(qū)間，目的是更精確地確定每個采樣值所在的子區(qū)間，以便于第二通信方根據(jù)采樣值所在子區(qū)間計算采樣值量化軟信息。

如圖2所示，首先Alice把X的取值區(qū)間等概的分為4個區(qū)間(即M＝4)，并采用格雷編碼，分別編碼為00、01、11、10，然后再次對每個區(qū)間進行等概量化，量化的子區(qū)間數(shù)為N＝2，則總的量化子區(qū)間數(shù)為4*2＝8個。接著Alice把他每個采樣值所在的子區(qū)間的位置索引q發(fā)送給Bob。

當Bob計算Alice對其隨機變量的采樣值x_i編碼后的第一個比特位(從左向右)的對數(shù)似然比，即量化軟信息時，假設(shè)Bob收到q，且q等于1時，就把推測x_i編碼后的第一個比特為0可能的概率區(qū)間由A和B兩個區(qū)間精確到A和B的 第一個子區(qū)間，從而使Bob對采樣值x_i的不確定性減小。

S105、第一通信方將X每個采樣值所在的子區(qū)間的位置索引q發(fā)送給第二通信方；

事實上，由于X的采樣值有多個，因此，第一通信方將每個采樣值所在的子區(qū)間的位置索引q構(gòu)成序列發(fā)送給第二通信方，序列中每一個元素表示X的一個采樣值所在子區(qū)間的位置索引，序列中每個元素按照與采樣值先后順序相對應的先后順序排列。

S106、第二通信方接收第一通信方發(fā)送的子區(qū)間位置索引q；

具體的，第一通信方發(fā)送q時，雖然竊聽方也可能獲取q,但是由于竊聽方與第二通信方所獲取的隨機變量不同，因此竊聽方并不知道q具體屬于哪個量化區(qū)間，所以即使竊聽方獲得索引值q也不會造成密鑰信息的泄露。因為每一區(qū)間都有一個對應的q,那么第二通信方收到q后,需要根據(jù)其自己對隨機變量采樣得到的采樣值來推測第一通信方對隨機變量采樣得到的采樣值所在的量化區(qū)間。

S107、第二通信方對接收到的隨機變量Y進行采樣得到采樣值，所述采樣值與所述第一通信方對隨機變量X的采樣值的數(shù)量相同；

具體的，為了盡量保證第一通信方和第二通信方采樣得到的采樣值相同，第一通信方和第二通信方采用相同的方法對得到的隨機變量進行采樣，具體包括按照相同的周期，對得到的隨機變量進行相同次數(shù)的采樣。因此，對于第二通信方來說，對Y采樣得到的采樣值，分別與第一通信方對X采樣得到的采樣值相對應，只不過由于信道噪聲和硬件設(shè)備差異影響，采樣值的大小可能不同。

S108、第二通信方根據(jù)接收到的子區(qū)間位置索引q以及對Y采樣得到的采樣值，分別計算得到與Y的采樣值相對應的，X的采樣值的每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率；

具體的，在步驟S102中已說明，為了便于說明，第一通信方在對每個區(qū)間進行編碼的同時，將取值屬于本區(qū)間的X的采樣值，也認為其具有一個編碼，并且其編碼與其所在區(qū)間的編碼相同。因此，對于每一個X的采樣值來說，具有一個編碼，且該編碼具有多個編碼比特。

在步驟S108中，第二通信方根據(jù)接收到的子區(qū)間位置索引以及對接收到的離散序列Y的采樣值，計算得到與每一個Y的采樣值對應的，每一個X的采樣值的每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率。具體的，第二通信方在對Y采樣得到y(tǒng)_i，并且接收到第一通信方發(fā)送的q的條件下，推測與y_i對應的X的采樣值x_i格雷編碼后的第u位比特為‘0’的條件概率的過程具體為：

X的采樣值x_i格雷編碼后的第u位比特為‘0’的條件概率可表示為：

又因為q為第一通信方通過公開信道發(fā)送給第二通信方的值，為已知量，且y_i相對于第二通信方來說也是已知量，所以可將q和y_i，直接看成已知量對上式進行推導，得到X的采樣值x_i格雷編碼后的第u位比特為‘0’的條件概率表示為：

其中，y_i是Y的第i個采樣值，x_i是X的第i個采樣值；表示為采樣值x_i格雷編碼后第u位比特為‘0’的區(qū)間，l_u為該區(qū)間的序號，且0≤l_u≤M-1；L_u表示X取值范圍內(nèi)所有的量化區(qū)間格雷編碼后第u位比特為‘0’的區(qū)間序號集合,且1≤u≤R。

式中f(x,y)為隨機變量X和Y的聯(lián)合概率密度函數(shù)：

其中，X與Y的均值為0，σ₁為X的標準差，σ₂為Y的標準差，ρ為相關(guān)系數(shù)。

同理，第二通信方計算X的采樣值x_i格雷編碼后的第u位比特為‘0’的條件概率表示為：

其中，y_i是Y的第i個采樣值，x_i是X的第i個采樣值；表示采樣值x_i格雷編碼后第u位比特為‘1’的區(qū)間，k_u為該區(qū)間的序號且0≤k_u≤M-1；K_u表示X取值范圍內(nèi)所有的量化區(qū)間格雷編碼后第u位比特為‘1’的區(qū)間序號集合,且1≤u≤R。

第二通信方按照上述公式，即可分別計算得到與對Y抽樣得到的每一個抽樣值y_i相對應的，第一通信方對X抽樣得到的每一個抽樣值x_i的，每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率。

S109、第二通信方根據(jù)與Y的采樣值相對應的，X的采樣值的每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率，分別計算得到與每個Y的采樣值相對應的，每個X的采樣值的每個編碼比特的對數(shù)似然比，作為量化軟信息。

具體的，第二通信方計算量化軟信息的實質(zhì)就是計算采樣值各編碼比特位為0的條件概率和為1的條件概率的對數(shù)似然比。

在步驟S108中，第二通信方已經(jīng)計算得到與對Y抽樣得到的每一個抽樣值y_i相對應的，第一通信方對X抽樣得到的每一個抽樣值x_i的，每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率。因此在步驟S109中，計算每個編碼比特為0的條件概率以及每個編碼比特為1的條件概率的比值，即可得到該編碼比特的對數(shù)似然比。同理，第二通信方根據(jù)S108中計算得到的結(jié)果，即可計算得到X的每個采樣值的每個編碼比特的量化軟信息，具體計算公式如下所示：

其中，Y_i,u表示第i個采樣值格雷編碼后第u位比特的對數(shù)似然比，y_i是Y的第i個采樣值，x_i是X的第i個采樣值。表示采樣值x_i格雷編碼后第u位比特為‘0’的區(qū)間，l_u為該區(qū)間的序號且0≤l_u≤M-1；表示為采樣值x_i格雷編碼后第u位比特為‘1’的區(qū)間，k_u為該區(qū)間的序號且0≤k_u≤M-1。L_u表示X取值范圍內(nèi)所有的量化區(qū)間格雷編碼后第u位比特為‘0’的區(qū)間序號集合，K_u表示X取值范圍內(nèi)所有的量化區(qū)間格雷編碼后第u位比特為‘1’的區(qū)間序號集合,且1≤u≤R。

S110、第二通信方向第一通信方發(fā)送表征量化軟信息已生成的信息；

當?shù)诙ㄐ欧接嬎懔炕浶畔⑼瓿珊?，向第一通信方發(fā)送表征量化軟信息已生成的信息，告知第一通信方可以進行后續(xù)處理流程。

S111、第一通信方對隨機變量X的每個采樣值分別進行量化處理后，在接收到第二通信方發(fā)送的表征量化軟信息已生成的信息時，將量化得到的離散序列均分為第一離散序列X₁和第二離散序列X₂；

具體的，在第一通信方對隨機變量X采樣后，對每個采樣值進行量化處理，得到離散的數(shù)字序列。得到離散數(shù)字序列后，第一通信方等待第二通信方完成量化軟信息生成后，進行后續(xù)處理流程。

可選的，在本發(fā)明實施例實施過程中，還可以為第一通信方設(shè)置等待時間，當?shù)谝煌ㄐ欧綄﹄S機變量采樣并量化得到離散序列后，等待設(shè)定時間后再對所述離散序列進行劃分處理，所述設(shè)定時間根據(jù)所述第二通信方計算得到量化軟信息所需時間而定，保證在所述時間內(nèi)，第二通信方能夠計算得到量化軟信息。

第一通信方對從隨機變量X采樣得到的采樣值分別進行量化后，得到離散序列X，在對X進行劃分時，采用均等劃分的方法，即將離散序列X劃分為相等長度的第一離散序列X₁和第二離散序列X₂。

S112、第一通信方對第一離散序列X₁進行編碼處理，得到第一離散序列編碼碼字

雖然低密度奇偶校驗碼具有較好的糾錯性能，但是在長碼長時編碼復雜度比較高，為了使編碼簡單，本發(fā)明實施例采用具有線性復雜度的新一代數(shù)字衛(wèi)星廣播的標準中的低密度奇偶校驗碼編碼。

S113、第一通信方將所述第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列X₂進行模2加運算處理，得到所述離散序列X的編碼碼字C；

如果直接發(fā)送第一離散序列編碼碼字可能被竊聽方竊聽，導致信息 泄密。因此，第一通信方將第一離散序列編碼碼字與第二離散序列X₂進行模2加運算處理，得到所述離散序列X的編碼碼字C。

S114、第一通信方將編碼碼字C發(fā)送給第二通信方；

S115、第二通信方接收編碼碼字C，將計算得到的所有采樣值的量化軟信息劃分為第一量化軟信息和第二量化軟信息

由于第一通信方在對自己量化得到的離散序列進行劃分時，是按照均等劃分的方式劃分的，因此，按照預先約定的規(guī)則，為了使第二通信方得到的量化軟信息與第一通信方得到的離散序列相對應，此處第二通信方也按照均等劃分的方式，對計算得到的量化軟信息進行劃分，將計算得到的量化軟信息劃分為第一量化軟信息和第二量化軟信息

S116、第二通信方對所述第二量化軟信息進行硬判決處理，得到第二量化序列Y₂；

第二通信方計算得到的量化軟信息表示的是采樣值某一編碼比特為0的條件概率與為1的條件概率的比值，并不是真正的序列符號，為便于與接收碼字進行運算處理得到第一通信方發(fā)送的信息，此處將量化軟信息進行硬判決處理，將量化軟信息轉(zhuǎn)換為符號序列。具體的硬判決公式如下：

由上式可見，當量化軟信息為負數(shù)時，說明該編碼比特為1的概率大于為0的概率，因此將該編碼比特判決為1；等量化軟信息為正數(shù)時，說明該編碼比特為0的概率大于為1的概率，因此將該編碼比特判決為0。得到的第二量化序列Y₂對應第一通信方對離散序列X劃分得到的第二離散序列X₂。

S117、第一通信方將所述第二量化序列Y₂與所述編碼碼字C進行模2加運算處理，得到第一編碼序列

第一通信方將第一離散序列編碼碼字與所述第二離散序列X₂進行模2加運算處理，得到所述離散序列X的編碼碼字C。又由于第二通信方在步驟S116處理過程中得到了與第二離散序列X₂對應的第二量化序列Y₂。因此，相應的，第二通信方用第二量化序列Y₂與編碼碼字C進行模2加運算處理，即得 到與所述第一離散序列編碼碼字有一定誤差的第一編碼序列所述可以認為是第二通信方從接收到的編碼碼字C中還原得到的第一離散序列編碼碼字只是有一定誤差的因此用表示。

S118、第二通信方對所述第一編碼序列進行軟判決處理，得到第二編碼序列

第二通信方得到的第一編碼序列實際上是相當于第二通信方得到的帶有X₂和Y₂之間錯誤圖樣的X₁編碼后的碼字。第二通信方需要將第一編碼序列 與自己計算得到的第一量化軟信息輸入譯碼器譯碼得到正確的X₁序列，為了滿足譯碼器輸入數(shù)據(jù)形式需求，需要將轉(zhuǎn)化成對數(shù)似然比形式。

根據(jù)第二通信方計算量化軟信息的規(guī)律：當某一編碼比特為0的條件概率大于為1的條件概率(該編碼比特判決為0)時，其量化軟信息為正數(shù)；當該編碼比特為0的條件概率小于為1的條件概率(該編碼比特判決為1)時，其量化軟信息為負數(shù)。因此，第二通信方對所述第一編碼序列進行軟判決處理，把中的‘0’判為‘1’,‘1’判為‘-1’，得到第二編碼序列

S119、第二通信方將所述第二編碼序列與所述第二量化軟信息的絕對值進行對應位置相乘處理，得到第三編碼序列

如步驟S118中所述，第二通信方得到的第一編碼序列實際上是相當于第二通信方得到的帶有X₂和Y₂之間錯誤圖樣的X₁編碼后的碼字。由于X₂和Y₂不一定一致，因此和也不一定相同，是的估計值，第二通信方并不知道所以只能用來代替。第二通信方將所述第二編碼序列與所述第二量化軟信息的絕對值進行對應位置相乘處理，在不改變判為1或0的似然比值的取值的前提下，獲得了的對數(shù)似然比形式的估計值，便于后續(xù)步驟進行譯碼使用。

S120、第二通信方將所述第三編碼序列與所述第一量化軟信息組成譯碼信息組，輸入置信傳播譯碼器，譯碼得到離散序列；

具體的，第二通信方將第三編碼序列放在原第二量化軟信息的位置，與第一量化軟信息組成譯碼信息組。

與現(xiàn)有技術(shù)方案中，將估計得到的與之間的比特不一致率p，生成低密度奇偶校驗碼的置信傳播譯碼算法的初始對數(shù)似然信息不同，本發(fā)明實施例技術(shù)方案獲取量化軟信息，得到的是將編碼比特判為0和判為1的對數(shù)似 然比，而沒有進行硬判決(即直接將編碼比特判為1或判為0)，然后把量化軟信息作為譯碼器的輸入，相當于保護了原始信道信息之間的互信息(信息熵)，盡量多的保留原始信息熵，不利用原始信息的初始不一致率p的估計值來生成譯碼的初始信息，保證糾錯編碼不因p的估計誤差而影響糾錯編碼的性能，提升糾錯碼的糾錯能力。

S121、第二通信方將譯碼得到的離散序列輸入哈希算法，并將計算得到的哈希值發(fā)送給第一通信方；

第二通信方譯碼得到離散序列后，還需進一步驗證譯碼得到的離散序列是否正確，如果正確，則說明本次密鑰協(xié)商成功。如果不正確，則說明本次密鑰協(xié)商失敗，需要重新進行密鑰協(xié)商。

具體的，第二通信方將譯碼得到的離散序列發(fā)給第一通信方，由第一通信方來驗證第二通信方譯碼得到的離散序列是否為自己發(fā)送的離散序列，從而驗證第二通信方譯碼得到的離散序列是否正確。為了避免譯碼得到的離散序列被竊聽方竊聽，第二通信方將譯碼得到的離散序列輸入哈希算法得到哈希值，將該哈希值發(fā)送給第一通信方。

S122、第一通信方接收第二通信方發(fā)送的哈希值，并將劃分得到的第一離散序列X₁輸入哈希算法計算得到哈希值，通過對比接收到的哈希值與自身計算的哈希值，判斷第二通信方譯碼得到的離散序列是否正確，并將判斷結(jié)果發(fā)送給第二通信方。

具體的，如果第一通信方對比發(fā)現(xiàn)第二通信方發(fā)送的哈希值與自己計算得到的哈希值相同，則說明第二通信方譯碼得到的離散序列與自己劃分的第一離散序列X₁相同，本次密鑰協(xié)商成功；反之，則說明第二通信方譯碼得到的離散序列與自己劃分的第一離散序列X₁不同，本次密鑰協(xié)商失敗。

由上述本發(fā)明實施例可見，本發(fā)明技術(shù)方案由第一通信方將隨機變量的采樣值的取值區(qū)間進行子區(qū)間劃分，并將每個采樣值的子區(qū)間位置索引發(fā)送給第二通信方，第二通信方根據(jù)收到的子區(qū)間位置索引計算每一采樣值的量化軟信息，由所述量化軟信息作為置信傳播譯碼算法的輸入，譯碼得到離散序列。整個方案實施不利用原始信息的初始不一致率的估計值來生成譯碼的初始信息，而是將能夠更多保留原始信息熵的量化軟信息作為譯碼輸入，保證糾錯編碼不因原始信息初始不一致率的估計誤差而影響糾錯編碼的性能， 提升了糾錯編碼的能力。

圖3為可應用上述本發(fā)明實施例提出的密鑰協(xié)商方法的通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述通信裝置包括：接收單元301、發(fā)送單元302及處理單元303；

其中，所述發(fā)送單元302，用于將所述處理單元303發(fā)送的子區(qū)間位置索引、離散序列編碼碼字及哈希值發(fā)送給與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置；

所述接收單元301，用于接收與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置發(fā)送的子區(qū)間位置索引、編碼碼字及哈希值，并發(fā)送給所述處理單元303；

所述處理單元303與所述接收單元301及所述發(fā)送單元302連接，用于對獲取的隨機變量進行采樣得到采樣值；將所有采樣值的取值區(qū)間劃分為設(shè)定數(shù)量的子區(qū)間，為每個采樣值分別設(shè)置子區(qū)間位置索引并將所有采樣值的子區(qū)間位置索引發(fā)送給所述發(fā)送單元302；對所述隨機變量的每個采樣值分別進行量化處理，得到離散序列，對所述離散序列進行編碼處理，得到所述離散序列的編碼碼字，并將所述離散序列編碼碼字發(fā)送給所述發(fā)送單元302；根據(jù)所述接收單元301接收的哈希值判斷與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置譯碼得到的離散序列是否正確；根據(jù)所述接收單元301接收的子區(qū)間位置索引及自身獲取的隨機變量的采樣值，計算得到與自身進行密鑰協(xié)商的通信裝置獲取的隨機變量的每個采樣值的量化軟信息；根據(jù)所有采樣值的量化軟信息及所述接收單元接收的編碼碼字計算得到譯碼信息組；根據(jù)所述譯碼信息組譯碼得到離散序列，根據(jù)譯碼得到的離散序列計算得到哈希值，并將所述哈希值發(fā)送給所述發(fā)送單元302。

圖3所示的通信裝置的各個單元的具體工作內(nèi)容，請參見上述對應的密鑰協(xié)商方法實施例的內(nèi)容，此處不再贅述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。