[发明专利]一种基于本振光脉冲占空比的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输领域，特别涉及连续变量量子密钥分发数据传输同步技术，尤其是一基于本振光脉冲占空比的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法。

背景技术

连续变量量子密钥分发技术是一种基于量子力学的基本原理，根据量子不可克隆定理，连续变量量子密钥分发已经被证明满足无条件安全性。在现有的连续变量量子密钥分发系统中，收发两端同步主要有两种，一种是借助信号光进行数据同步，但是量子信号十分微弱，通常是隐藏在噪声中，接收端一般情况下无法识别出同步序列，实现同步有一定的难度，成功率低；另一种方法是借助本振光实现收发两端数据同步，虽然本振光功率较大，属于经典信号。但是在需要借助本振光实现数据同步的连续变量量子密钥分发系统中，现有的数据同步设计主要是从电平的不同来区分同步序列信号和调制脉冲信号。然而接收端时钟同步的时钟源也需要从本振光中探测得到，时钟同步对时钟源电平的要求十分高，满足数据同步的电平序列会影响到时钟同步模块的正常工作，造成系统不能成功实现收发两端的同步，降低了系统的效率。

为了高效地实现连续变量量子密钥分发通信双方的数据同步，且确保系统的时钟同步正常工作，我们提出一基于本振光脉冲占空比的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法。在连续变量量子密钥分法系统中，在发送端把同步序列和信号调制脉冲按先后顺序加载到本振光上，接收端对本振光进行探测后可以得到幅度相同，占空比不同的电脉冲信号。因为时钟同步对时钟源的占空比要求较低，所以只要发送端选取合适的两个不同占空比脉冲进行调制，就可以高效快速地实现异地通信系统两端的时钟同步和数据同步。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对连续变量量子密钥分法系统中数据同步时钟同步会相互影响的问题，本发明提出了一基于本振光脉冲占空比的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法。是一种在连续变量量子密钥分发系统当中依靠占空比来实现数据同步的同时不影响系统两端的时钟同步，保证系统的正常运行。

(二)技术方案

本发明提供一基于本振光脉冲占空比的连续变量量子密钥分发系统数据同步方法，包括两个步骤

步骤1：发送端生成数据同步序列和调制信号序列；

步骤2：接收端通过本振光同时进行时钟同步和同步序列的匹配，完成数据同步。

上述步骤按照顺序依次进行。

所述的数据同步序列生成方法，是指生成合适占空比的数据同步序列和调制信号序列，再加载到本振光上光脉冲序列，步骤1包括如下步骤：

步骤1a：根据接收端时钟同步方案的要求，分别选择合适占空比的脉冲作为数据同步信号和调制信号；

步骤1b：将同步序列置于脉冲调制信号首部；

步骤1c：将数据同步及脉冲调制信号，通过幅度调制器调制生成光脉冲序列，通过分束器将光脉冲序列分为两部分，一部分作为信号光，一部分作为本振光。

其中，所述步骤1a中同步序列的调制脉冲占空比为m位不同于脉冲调制信号的电平序列，特别地可以设置为50％占空比的调制信号，通过幅度调制得到的响应结果为m位不同于光脉冲信号的光信号序列；所述步骤1a中调制信号序列的脉冲占空比为不同于同步信号的电平序列，特别地可以设置为占空比20％的调制信号，通过幅度调制得到的响应结果为不同于同步光脉冲信号的光信号序列。

上述步骤2中接收端对本振光按照一定比例分束，一部分本振光信号需要跟信号光进行零差探测，另一部分本振光信号用于系统的时钟同步和数据同步。接收端需要对这路用于同步的本振光信号再按照一定比例进行分束，分束后再分别对这两路光进行探测，得到两路电脉冲信号。其中一路电脉冲信号用来做接收端的时钟源，对另一路获得的电脉冲信号进行同步信号的阈值判决。判决成功时产生同步成功标志位。所述的阈值判决，对m位数据进行求和运算，与预设的阈值进行比较，在阈值范围内时即可认为是同步序列。

(三)有益效果

本发明通过在本振光上加载数据同步和调制信号序列，接收端通过脉冲占空比的不同来识别同步序列，可以高效、快速实现连续变量量子密钥分发收发两端的数据同步。

本发明另一大优势是借助占空比的不同来实现数据同步，降低了信号对时钟同步的影响，保证系统能够长时间正常运行。

附图说明

图1为本发明的发送数据时序结构

具体实施方式

本发明通过把不同占空比的脉冲信号调制到光信号上，最终在不影响收发两端时钟同步的情况下实现收发两端数据同步，具体步骤如下：