[发明专利]基于随机调制实现测量样本去相关的大气光信道密钥提取方法

权利要求书

1.一种基于随机调制实现测量样本去相关的大气光信道密钥提取方法，其特征在于：所需的硬件系统和执行步骤如下：

需要激光收发端机A和激光收发端机B，激光收发端机A和激光收发端机B相互通视；激光收发端机A包括激光器A、收发光学系统A、探测器A和计算机A；激光收发端机B包括激光器B、收发光学系统B、探测器B、计算机B和电光调制器；激光器A发出的激光信号A001经收发光学系统A发射到大气湍流信道中，激光信号A001到达收发光学系统B后再入射到探测器B上；激光器B发出的激光信号B001先被电光调制器调制后再经收发光学系统B发射到大气湍流信道中，激光信号B001到达收发光学系统A后再入射到探测器A上；计算机A实时采集探测器A输出的电信号，计算机B实时采集探测器B输出的电信号；

1)本方法的第一部分使激光收发端机A和激光收发端机B正常工作，具体操作包括：

使激光器A和激光器B正常工作，使探测器A和探测器B正常工作，使计算机A和计算机B正常工作，使电光调制器正常工作，使收发光学系统A和收发光学系统B相互对准并正常工作；在计算机B中，生成服从贝塔分布的随机信号x_B(t)，电光调制器把随机信号x_B(t)调制到激光信号B001上；

2)本方法的第二部分在激光收发端机A中执行以下操作：

步骤Step201：在计算机A的采集程序中创建一个计数器CounterA，令CounterA＝1；令时刻t_A＝0；在计算机A的存储器中创建一个包含Num个元素的一维数组ArrayA，数组ArrayA的元素用于存储探测器A输出的电信号的幅度采样值；在计算机A的存储器中创建一个列表ListA，列表ListA的元素用于存储随机比特，令列表ListA为空；

步骤Step202：在时刻t_A，计算机A的采集程序对探测器A输出的电信号幅度做一次采样，获得一个采样值C001；把数组ArrayA的第CounterA个元素赋值为采样值C001；

步骤Step203：令CounterA＝CounterA+1；令t_A＝t_A+δ_t，δ_t为采样时间间隔；

步骤Step204：如果CounterANum，则转步骤Step205，否则转步骤Step202；

步骤Step205：把数组ArrayA中的元素的值当作随机观测值，利用程序计算与之对应的经验累积分布函数F_A(x)；计算把T_x,A作为判决阈值用于提取随机比特序列；分别依次针对J＝1,2,…,Num，在列表ListA的末尾添加一个新元素EA，新元素EA是列表ListA的第J个元素，如果数组ArrayA的第J个元素的值大于T_x,A，则把列表ListA的第J个元素赋值为1，否则把列表ListA的第J个元素赋值为0；

步骤Step206：激光收发端机A完成原始共享随机比特序列提取操作；

3)本方法的第三部分在激光收发端机B中执行以下操作：

步骤Step301：在计算机B的采集程序中创建一个计数器CounterB，令CounterB＝1；令时刻t_B＝0；在计算机B的存储器中创建一个包含Num个元素的一维数组ArrayB，数组ArrayB的元素用于存储探测器B输出的电信号的幅度采样值；在计算机B的存储器中创建一个列表ListB，列表ListB的元素用于存储随机比特，令列表ListB为空；

步骤Step302：在时刻t_B，计算机B的采集程序对探测器B输出的电信号幅度做一次采样，获得一个采样值D001；把数组ArrayB的第CounterB个元素赋值为采样值D001与随机信号x_B(t)在时刻t_B的值之乘积；

步骤Step303：令CounterB＝CounterB+1；令t_B＝t_B+δ_t，δ_t为采样时间间隔；

步骤Step304：如果CounterBNum，则转步骤Step305，否则转步骤Step302；

步骤Step305：把数组ArrayB中的元素的值当作随机观测值，利用程序计算与之对应的经验累积分布函数F_B(x)；计算把T_x,B作为判决阈值用于提取随机比特序列；分别依次针对J＝1,2,…,Num，在列表ListB的末尾添加一个新元素EB，新元素EB是列表ListB的第J个元素，如果数组ArrayB的第J个元素的值大于T_x,B，则把列表ListB的第J个元素赋值为1，否则把列表ListB的第J个元素赋值为0；

步骤Step306：激光收发端机B完成原始共享随机比特序列提取操作；

4)本方法的第四部分对激光收发端机A和激光收发端机B提取的原始共享随机比特序列中的不一致比特进行纠错，具体步骤如下：

利用量子密钥分配后处理中的误码估计、密钥协商、错误校验技术找出并纠正列表ListA和列表ListB中存储的原始共享随机比特序列中的不一致比特，使列表ListA和列表ListB中的随机比特序列一致；

在实施本方法时，先执行本方法的第一部分，接着同时开始执行本方法的第二部分和第三部分，最后执行本方法的第四部分；随机信号x_B(t)的自相关时间长度远小于大气湍流光信号衰落自相关时间长度。