降雨背景下自由空间量子通信的性能研究  被引量:10

Performance of Free-Space Quantum Communication in Context of Rainfall

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作  者:高锟[1] 聂敏[1] 杨光[1,2] 裴昌幸[3] 

机构地区:[1]西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710121 [2]西北工业大学电子信息学院,陕西西安710072 [3]西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安710071

出  处:《激光与光电子学进展》2017年第1期262-269,共8页Laser & Optoelectronics Progress

基  金:国家自然科学基金(61172071;61201194);陕西省自然科学基础研究计划(2014JQ8318);陕西省国际科技合作与交流计划项目(2015KW-013)

摘  要:为了研究降雨对自由空间量子通信的影响,根据雨滴分布谱和Mie散射理论,研究了降雨强度对消光系数的影响,提出了光量子衰减、信道容量与降雨强度的关系,建立了信道生存函数、传输距离的计算模型,并进行了系统性能参数的仿真。结果表明,在忽略大气气溶胶等其他粒子影响的情况下,当降雨强度为1.46mm/h,传输距离为3km时,光量子衰减为初始能量的50%,信道容量为0.2702,信道生存函数为0.9122,信道误码率为1.8×10^(-8)。由此可见,降雨对自由空间量子通信的信道容量、生存函数、误码率有不同程度的影响。因此,为了提高自由空间量子通信的可靠性,应根据降雨强度,自适应调整通信系统的各项参数。To figure out the effect of rainfall on the free space quantum communication, the effect of rainfall intensity on extinction coefficient is discussed based on the theory of the distribution of raindrops and the Mie scattering theory. The relationship between photon attenuation, channel capacity and rainfall intensity is proposed. The ealculation model of channel survival function and transmission distance is established. And the performance parameters of the system are simulated. Simulation results show that, without considering the effect of atmospheric aerosol particles and other circumstances, when the rainfall intensity is 1.46 mm/h, the transmission distance is 3 km, the initial energy of the photon decreases to 50%, the channel capacity is 0. 2702, the channel value of the survival function is 0. 9122 and the error rate of channel is 1.8 ×10^-8. Thus, the rainfall has different influences on the performance of free space quantum communication, including the cavity of the channel, the survival function and the error rate. Therefore, the parameters should be adjusted adaptively based on the rainfall intensity to improve the reliability of free space quantum communication.

关 键 词:量子光学 量子通信 消光系数 降雨强度 误码率 生存函数 

分 类 号:G301[文化科学]

 

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