【摘要】：電離層偶發(fā)E層是指在距離地面高度80—150 km之間,在風(fēng)剪切作用下,電子密度急劇增加的不規(guī)則電離薄層,它會(huì)對(duì)量子衛(wèi)星光信號(hào)的傳輸造成極大的影響.然而,有關(guān)電離層偶發(fā)E層與星地間量子通信信道參數(shù)關(guān)系的研究,迄今尚未展開(kāi).為了研究偶發(fā)E層對(duì)量子衛(wèi)星通信性能的影響,首先分析了它的形成過(guò)程,得出自由電子密度隨高度變化的關(guān)系;然后建立了自由電子密度、偶發(fā)E層的厚度對(duì)量子衛(wèi)星鏈路衰減的模型;針對(duì)振幅阻尼信道,給出自由電子密度對(duì)信道容量、糾纏保真度、誤碼率和安全密鑰產(chǎn)生率的定量關(guān)系.理論分析和仿真結(jié)果表明,當(dāng)偶發(fā)E層的厚度為1 km、電子密度由3×10~5cm~(-1)增加到27×10~5cm~(-1)時(shí),信道容量由0.8304衰減到0.1319,糾纏保真度由0.9386下降到0.3606,量子誤碼率由0.0093增加到0.0769,安全密鑰產(chǎn)生率由9.968×10~(-5)減小到1.91×10~(-6).由此可見(jiàn),電子密度的大小和偶發(fā)E層的厚度對(duì)量子衛(wèi)星通信性能有顯著的影響.因此,在進(jìn)行量子衛(wèi)星通信時(shí),應(yīng)根據(jù)對(duì)電離層參數(shù)的探測(cè)情況,自適應(yīng)調(diào)整衛(wèi)星系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo),以確保量子通信的可靠性.
[Abstract]:The ionospheric accidental E layer refers to the irregular ionized thin layer in which the electron density increases sharply under wind shear between 80-150 km above the ground. It has a great influence on the transmission of quantum satellite optical signal. However, the research on the relationship between the channel parameters of the ionospheric occasional E layer and the space-to-satellite quantum communication has not been carried out. In order to study the effect of the accidental E layer on the communication performance of quantum satellite, the formation process of the free electron density is analyzed, and the relationship between the free electron density and the height is obtained, and then the free electron density is established. For amplitude damped channel, the quantitative relationship between free electron density and channel capacity, entanglement fidelity, bit error rate and security key generation rate is given. The theoretical analysis and simulation results show that the electron density increases from 3 脳 10 ~ (5) cm ~ (-1) to 27 脳 10 ~ (5) cm ~ (-1) when the thickness of the accidental E layer is 1 km, and the electron density increases from 3 脳 10 ~ (5) to 27 脳 10 ~ (5) cm ~ (-1). The channel capacity attenuates from 0.8304 to 0.1319, the entanglement fidelity decreases from 0.9386 to 0.3606, the quantum bit error rate increases from 0.0093 to 0.0769, and the security key generation rate decreases from 9.968 脳 10 ~ (-5) to 1.91 脳 10 ~ (-6). It can be seen that the size of the electron density and the thickness of the occasional E layer have a significant effect on the performance of quantum satellite communication. Therefore, in order to ensure the reliability of quantum communication, the satellite system should be adaptively adjusted according to the detection of ionospheric parameters.
【作者單位】： 西安郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院;西北工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院;西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):61172071,61201194) 陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2014JQ8318) 陜西省國(guó)際科技合作與交流計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2015KW-013) 陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)是:16JK1711)資助的課題~~
【分類號(hào)】：TN927.2

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本文編號(hào)：2172705