[发明专利]非同源本振光连续变量量子密钥分发位帧同步方法及系统

说明书

本发明提供了一种非同源本振光连续变量量子密钥分发位帧同步方法及系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1：首先构造恒包络零自相关序列，然后构造服从高斯分布的密钥数据序列，最后将导频序列间插在序列中，形成抗相变同步帧；步骤S2：首先基于导频信号相位信息对接收帧进行相位恢复，然后通过恒包络零自相关序列进行数据帧头寻找，确定数据起始位。本发明通过将恒包络零自相关序列与导频信号相结合，既可以克服非同源本振频率偏移和信道相位漂移引起的相变，又可以在低信噪比下实现数据的位帧同步，且在实际实现时仅需要更改数据帧结构即可，利于非同源本振光连续变量量子密钥分发系统的实现。

技术领域

本发明涉及计算机信息的技术领域，具体地，涉及非同源本振光连续变量量子密钥分发位帧同步方法及系统，尤其涉及一种针对非同源本振光连续变量量子密钥分发位帧同步方法。

背景技术

人类社会进入21世纪后，信息技术得到了迅速的发展，社会中的各个领域也依托信息技术进入了数字化的新阶段。但由于金融、军事等领域对信息安全性有极高的要求，因此保证通信具有尽可能高的安全性成为了一项非常重要的研究。

近年来逐渐走入大众视野的量子通信具有极高的通信安全性，量子密钥分发是保证通信安全性的关键环节。连续变量量子密钥分发属于量子密钥分发中的一类，由于它具有易于融入经典光通信系统、激光源易于获得等特点，得到了广泛的关注。

在目前已有的连续变量量子密钥分发的方案中得到较广泛应用的是高斯调制连续变量量子密钥分发，即GG02协议，由F.Grosshans和P.Grangier于2002年提出。最初实现高斯调制连续变量量子密钥分发的方案是同源本振光方案，即信号光与本振光均从合法发送端处产生并一起发送至合法接收端。然而，同源本振光方案存在一定的弱点：其本振光可能会被窃听者操纵导致实际安全性受到威胁；并且本振光与信号光功率相差悬殊，会对信号光产生干扰，导致通信性能的降低以及系统复杂度的提升。2015年，非同源本振光方案被提出，该方案能够较好地克服同源本振光方案的弱点。非同源本振光方案是指在接收端另使用一光源产生本振光，与信号光分开传输。虽然非同源本振光方案能够对同源本振光方案的弱点进行克服，但它仍有缺陷，即：由于本振光与信号光非同源，在传输过程中两条光路中，本振光和信号光会出现不同程度的相位漂移、频率偏移。而这种情况下产生的相位漂移和频率偏移会引起相变，导致相干检测后的位帧同步效果受到严重的影响。为此，我们需要针对非同源本振光连续变量量子密钥分发设计位帧同步方案，保障合法收发方实现位帧同步。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非同源本振光连续变量量子密钥分发位帧同步方法。

根据本发明提供的一种非同源本振光连续变量量子密钥分发位帧同步方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：首先构造恒包络零自相关序列，然后构造服从高斯分布的密钥数据序列，最后将导频序列间插在序列中，形成抗相变同步帧；

步骤S2：首先基于导频信号相位信息对接收帧进行相位恢复，然后通过恒包络零自相关序列进行数据帧头寻找，确定数据起始位。

优选地，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S1.1：构造一段恒包络零自相关序列，根据不同的传输距离设定序列长度；

步骤S1.2：构造高斯调制数据序列，利用随机数发生器生成；

步骤S1.3：构造导频序列，所述导频序列携带确定的初始相位信息。

优选地，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S2.1：接收方首先根据功率大小区分导频位置和数据位置，然后利用导频信号携带的变化后的相位信息，恢复同步帧和数据帧；

步骤S2.2：利用同样的恒包络自零相关序列与同步帧和数据帧进行互相关计算，当且仅当相关运算出现相关峰时，判定当前脉冲信号为数据的起始位置。