CN107994979B - 一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统 - Google Patents

一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统，用于异地收发两端的时钟同步和数据同步。本发明借助本振光脉冲信号同时实现连续变量量子密钥分发系统的时钟同步和数据同步，包括以下步骤：步骤1发送端生成同步序列和调制序列；步骤2接收端借助本振光脉冲信号同时进行系统的时钟同步和数据同步的识别。本发明是把同步序列和调制脉冲电信号通过一定手段调制到功率较大的本振光上，降低整个通信系统的复杂度，减小系统的开销，降低了系统的实现难度。

Description

一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量 子密钥分发同步系统
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系统中，收发两端时钟同步和数据传输同步的技术，尤其是一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统。
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，理论上已经得到证明连续变量量子密钥分发是无法被破译的，目前可以说是无条件安全。连续变量量子密钥分法通信系统中面临着收发两端时钟同步和数据同步的问题，但是量子密钥分法不同于经典通信，其信号光信噪比特别低，信号都隐藏在噪声中，很难从信号光中获得有效的信息来实现时钟同步和数据同步。
现有的连续变量量子密钥分法系统的同步技术是时钟同步信号通过其他波长的光脉冲信号来提取时钟，从而实现收发两端的时钟同步，这样的方法会明显增加系统的复杂度。数据同步是通过把数据同步序列加载到信号光中，因为信号光十分微弱，探测得到的电信号信噪比极低，接收端对信号光探测后很难识别出有效的数据同步序列，导致系统数据同步成功率低，整个系统的利用率也明显下降。
为了能够高效地实现连续变量量子密钥分发系统中通信两端的时钟同步和数据同步，我们提出了一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统。在连续变量量子密钥分法通信系统中，本振光光强足够大，属于经典信号。把同步序列和调制信号按先后顺序加载到本振光上，最终接收端可以得到高信噪比的电信号。只要选用的同步序列和调制信号序列能够满足接收端时钟触发的要求，就可以高效地实现系统收发两端的时钟同步和数据同步，降低系统的复杂度，也会明显提升系统的工作效率。
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中时钟同步和数据同步分用额外波长光和信号光来实现导致系统效率降低和复杂度增加的问题，本发明提出了一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统，是一种借助连续变量量子密钥分法通信系统中的本振光来同时实现时钟同步和数据同步的系统。
(二)技术方案
本发明提供的一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统，包括两个步骤：
步骤1：发送端根据幅度调制器的参数特征选用合理幅度的电脉冲分别作为数据同步信号和调制信号，并按照数据同步信号和调制信号的先后顺序生成电脉冲信号，接着将生成的电脉冲信号通过幅度调制器调制到连续光上，形成光脉冲信号，通过分束器把光脉冲分成两部分，一部分作为信号光，另一部分作为本振光；
步骤2：接收端将本振光进行分束，一路用于与信号光零差探测，另一路用于数据同步识别，对用于数据同步识别的光信号再次进行分束，得到两路光信号，然后对两路光信号分别进行探测，得到两路电信号，其中一路电信号用作接收端的工作时钟触发信号，达到收发两端时钟同步的效果；两路光信号在时序上是同步的，所以在时钟同步工作的同时，系统对另一路电信号同时进行同步识别，所述的数据同步识别为连续监测到预设的同步信号电平，即认为是同步信号；
上述步骤按照顺序依次进行。
上述的适用于时钟同步和数据同步序列的生成方法，是把相应的电脉冲序列按照一定顺序调制到本振光上生成光脉冲序列。其中所述步骤1中数据同步序列是m个不同于调制信号的电脉冲信号，特别的话可以设置为高、低、中、低依次排列的信号，通过幅度调制器调制到光上面后也是m个不同于调制信号的光信号序列；步骤1中所说明的调制信号，特别的话可以设置为与数据同步序列相同的高、低电平的信号。
(三)有益效果
本发明通过把满足时钟同步要求的同步序列和调制信号序列加载到本振光上，借助本振光光强较大的特点，在接收端显著地提升系统时钟同步和数据同步的效率，进而提高系统安全密钥的生成率。
本发明利用本振光同时实现时钟同步和数据同步，让接收端更容易识别出数据同步序列，同时也减小了系统的复杂度。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图
具体实施方式
本发明把同步序列加载到本振光上，从而高效地同时实现连续变量量子密钥分法系统收发两端的时钟同步和数据同步，具体步骤如下：
1.根据接收端时钟同步的需求，选用电压为5V，3V和0V作为同步序列的高中低电平，相同地把5V和0V作为脉冲调制信号的高低电平，电脉冲占空比可以选用20％。将50个同步序列置于调制序列的首部，然后通过幅度调制器把电脉冲信号调制到连续光信号上生成光脉冲序列，在经过分束器按照1:9的比率分成两部分，功率低的一路作为信号光，功率高的一路作为本振光。
2.接收端对本振光信号按照1:9比例进行分束，功率小的一路用于和信号光零差探测，对另一路再次进行1：1的比例进行分束，并对两路光信号进行探测，得到两路电脉冲信号，其中一路电信号用作接收端的工作时钟触发信号，达到收发两端时钟同步的效果；两路光信号在时序上是同步的，所以在时钟同步工作的同时，系统对另一路电信号同时进行同步识别，所述的数据同步识别为连续监测到50个预设的同步序列电平，即认为是同步序列。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统，其特征包括：
步骤1：发送端根据幅度调制器的参数特征选用合理幅度的电脉冲分别作为数据同步信号和调制信号，并按照数据同步信号和调制信号的先后顺序生成电脉冲信号，接着将生成的电脉冲信号通过幅度调制器调制到连续光上，形成光脉冲信号，通过分束器把光脉冲分成两部分，一部分作为信号光，另一部分作为本振光；
步骤2：接收端将本振光进行分束，一路用于与信号光零差探测，另一路用于数据同步识别，对用于数据同步识别的光信号再次进行分束，得到两路光信号，然后对两路光信号分别进行探测，得到两路电信号，其中一路电信号用作接收端的工作时钟触发信号，达到收发两端时钟同步的效果；两路光信号在时序上是同步的，所以在时钟同步工作的同时，系统对另一路电信号同时进行同步识别，所述的数据同步识别为连续监测到预设的同步信号电平，即认为是同步信号；
上述步骤按照顺序依次进行。
2.根据权利要求1所述的使用本振光同时实现时钟同步和数据同步的连续变量量子密钥分发同步系统，其特征在于所述步骤1中数据同步信号是m个不同于调制信号的电脉冲信号，特别的话可以设置为高、低、中、低依次排列的信号，通过幅度调制器调制到光上面后也是m个不同于调制信号的光脉冲信号；步骤1中所说明的调制信号，特别的话可以设置为与数据同步序列相同的高、低电平的信号。
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