CN110545171B - 一种信号处理方法及其相关设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种信号处理方法及其相关设备，用于提高系统参数测量的准确度，提升系统性能。本申请实施例方法包括：生成光脉冲；对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括所述N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；获取所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息。

Description

一种信号处理方法及其相关设备
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种信号处理方法及其相关设备。
背景技术
量子密钥分发(英文全称：quantum key distribution，英文缩写：QKD)分为连续量子密钥分发(英文全称：continuous-variable quantum key distribution，英文缩写：CV-QKD)和离散量子密钥分发(英文全称：discrete-variable quantum keydistribution，英文缩写：DV-QKD),在量子通信中运用量子密钥分发的目的是为两个用户之间建立一段安全的密钥，该段密钥由量子力学原理保证其物理上的无条件安全性，这项特性可以为用户的通信安全性提供强力的保障。在CV-QKD系统中，接收端对信号的探测使用的是平衡零拍探测技术，其原理是本振光与信号光进行干涉之后，可以得到一个与信号光和本振光的光强乘积相关的电信号，一般信号光的强度远远小于本振光，采用平衡零拍探测技术，可以放大信号光，从而便于信号的接收和处理。
一般的信号发送流程为：发射机对数据信息进行调制后产生信号光并发送至接收机，信号光到达接收机后与本振光产生干涉，信号光和本振光同偏振并且时序对齐，此时干涉结果可以达到最佳，随后由一个平衡零拍探测器来探测干涉后的结果，从中恢复出信号光上的承载信息，得到初始密钥，称为原始码(raw key)。
在实际应用中，一些系统参数的测量对探测结果比较重要，例如偏置电压、真空噪声等，一旦系统参数出现偏差，会降低CV-QKD系统的成码率，导致系统性能下降。
发明内容
本申请实施例提供了一种信号处理方法及其相关设备，用于解决连续量子密钥分发系统中对系统参数测量出现偏差，影响系统性能的问题。
本申请的第一方面提供了一种信号处理方法，所述方法应用于连续量子密钥分发系统，所述方法包括：
发射设备生成光脉冲，对光脉冲进行调制后得到目标量子脉冲序列，目标量子脉冲序列中包括脉冲强度在预置强度范围内的N个第一脉冲，第一脉冲用于接收设备接收后与本振光干涉得到偏置电压，目标量子脉冲序列中还包括携带数据信息的第二脉冲，该数据信息用于CV-QKD系统中密钥的生成，因此接收设备接收第二脉冲后可以提取出该数据信息并利用数据信息生成密钥。
获取N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息，该目标位置信息可以在对光脉冲进行调制时同步获取。
向接收设备发送目标量子脉冲序列以及目标位置信息，该目标量子脉冲序列和目标位置信息用于接收设备确定信号处理参数。
本申请实施例具有以下优点：本实施例通过发射设备发送包含N个第一脉冲的目标量子脉冲序列，及其N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置信息发送至接收设备，第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，相当于将目标量子脉冲序列中部分脉冲的强度进行限制，第一脉冲与本振光相干后进行探测，可以得到N个第一电压值，从而对N个第一电压值进行处理得到信号处理参数，使得接收设备可以根据该信号处理参数对系统测量时获取到的参数进行修正或对系统性能进行估计，由此提高系统参数测量的准确度，从而提升系统性能。
基于第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，对光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列之前，还包括待调制数据的获取过程：首先发射设备获取待调制数据，待调制数据是一个数据集合，其中每个数据具有正则动量X和正则位置P两个参数，X和P的取值不同，得到的驱动电压不同，大小不同的驱动电压加载在调制器上，使得调制器对光脉冲进行调制得到不同脉冲强度的脉冲，因此待调制数据中每个数据和目标量子脉冲序列中每个脉冲是一一对应的。
根据待调制数据确定驱动电压的取值集合，随后根据驱动电压的取值集合不断改变驱动电压，从而对光脉冲进行调制后可以得到目标量子脉冲序列。
在本实施例中，对目标量子脉冲序列的生成过程进行了说明，增加了方案的可实施性。
基于第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述待调制数据包括第一数据和第二数据，其中，所述第一数据的正则动量参数和正则位置参数的取值在相同的预置取值范围内，预置取值范围的最小值可以为0，最大值也可为无限接近0的值，所述第一数据与所述第一脉冲对应，每个第一数据可以生成一个脉冲，第一脉冲的个数为N个，因此第一数据的个数也为N个。
第二数据的正则动量参数和正则位置参数的取值都满足高斯随机分布，即正则动量X或正则位置P的取值呈正态曲线，第二数据与第二脉冲对应，每个第二数据可以生成一个脉冲，第二脉冲中包括至少一个脉冲，因此第二数据的个数也为至少一个。
在本实施例中，对与第一脉冲对应的第一数据和与第二脉冲对应的第二数据进行了说明，增加了方案的完整性。
基于第一方面及其第一方面的第一种至第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息包括：
向所述接收设备发送所述目标量子脉冲序列；
当所述目标量子脉冲序列发送完成后，向所述接收设备发送所述目标位置信息。
在本实施例中，为防止除接收设备和发射设备外的第三方设备窃取到目标量子脉冲序列中的信息，可以将目标量子脉冲序列和目标位置信息分开发送，增加了方案的安全性和可靠性。
基于第一方面及其第一方面的第一种至第二种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
在本实施例中，将第一脉冲随机地分布在目标量子脉冲序列中，而不是采用固定分布的方式，也可以防止第三方设备窃取目标量子脉冲中的重要信息，增加了方案的安全性和可靠性。
本申请的第二方面提出了一种信号处理方法，所述方法应用于连续量子密钥分发系统，所述方法包括：
接收设备通过量子信道获取发射设备发送的目标量子脉冲序列，目标量子脉冲序列中包括脉冲强度在预置强度范围内的N个第一脉冲，N为大于或等于1的整数，第一脉冲用于接收设备接收后与本振光干涉得到偏置电压，目标量子脉冲序列中还包括携带数据信息的第二脉冲，第二脉冲用于接收设备接收后提取出该数据信息并将该数据信息用于密钥的生成过程。
接收设备通过经典信道获取发射设备N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息。
随后，接收设备根据目标量子脉冲序列和目标位置信息，确定N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置，从而确定N个第一脉冲对应的N个第一电压值，其中，一个第一脉冲对应一个第一电压值。
根据N个第一电压值，得到信号处理参数。
在本实施例中，接收设备能获取目标量子脉冲序列和目标位置信息后确定第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置，从而确定与N个第一脉冲对应的N个第一电压值，并根据N个第一电压值得到信号处理参数，从而利用该参数可对系统性能进行评估。
基于第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，根据目标量子脉冲序列和目标位置信息，确定N个第一电压值，包括：
探测目标量子脉冲序列，目标量子脉冲序列中包括至少一个脉冲，每个脉冲对应一个电压值，因此可以得到电压信息集合；
接收设备获取目标量子脉冲序列和目标位置信息后确定第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置，从而在电压信息集合中确定与N个第一脉冲对应的N个第一电压值，其中，一个第一脉冲对应一个第一电压值。
在本实施例中，对N个第一电压值的确定过程进行了说明，增加了方案的可实施性。
基于第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，所述信号处理参数包括偏置电压，探测电压和真空噪声值中的任意一种或多种。
在本实施例中，对信号处理参数的具体内容进行了说明，增加了方案的可实施性和灵活性。
基于第二方面的第二种实现方式，在第二方面的第三种实现方式中，所述信号处理参数包括偏置电压，根据所述N个第一电压，得到信号处理参数包括：
对N个第一电压值取平均，得到偏置电压。
在本实施例中，偏置电压过高时表示CV-QKD系统严重不平衡，此时目标量子脉冲序列需要舍弃，不能用于密钥生成密钥，否则生成密钥可靠性很低。本实施例通过确定偏置电压可以对CV-QKD系统的稳定性进行评估。
基于第二方面的第二种实现方式，在第二方面的第四种实现方式中，所述信号处理参数包括所述探测电压，所述电压信息集合中还包括至少一个第二电压值，所述至少一个第二电压值与所述第二脉冲对应，所述根据所述N个第一电压，得到信号处理参数包括：
对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压；
对所述至少一个第二电压值中每个电压值与所述偏置电压进行差值计算得到探测电压。
其中，至少一个第二电压值与所述第二脉冲对应具体为：第二脉冲中包括至少一个脉冲，每个脉冲对应一个第二电压值。
基于第二方面的第二种实现方式，在第二方面的第五种实现方式中，所述信号处理参数包括所述真空噪声值，所述根据所述N个第一电压，得到信号处理参数包括：
对所述N个第一电压值进行方差计算得到所述真空噪声值。
在本实施例中，真空噪声值也可以作为衡量系统稳定性的指标。真空噪声值可以作为系统过噪声值的衡量指标，过噪声值越大，系统成码率越低，越不稳定，此时需要舍弃获取的目标量子脉冲序列，不用于密钥的生成。
基于第二方面，在第二方面的第六种实现方式中，所述获取发射设备发送的目标量子脉冲序列之后，所述方法还包括：
探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
向所述发射设备发送所述目标量子脉冲序列的探测完成指令。
在本实施例中，为防止除接收设备和发射设备外的第三方设备窃取到目标量子脉冲序列中的信息，接收设备可以在目标量子脉冲序列探测完成后向接收设备发送探测完成指令，以便发射设备再发送目标位置信息，增加了方案的安全性和可靠性。
基于第二方面及其第二方面的第一种至第六种实现方式，在第二方面的第七种实现方式中，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
将第一脉冲随机地分布在目标量子脉冲序列中，而不是采用固定分布的方式，可以防止第三方设备窃取目标量子脉冲中的重要信息，增加了方案的安全性和可靠性。
本申请实施例的第三方面提供了一种发射装置，所述发射装置属于连续量子密钥分发系统，所述发射装置包括：
生成单元，用于生成光脉冲；
调制单元，用于对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括所述N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；
获取单元，用于获取所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
发送单元，用于向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息。
在本实施例中，发射设备通过生成包括N个第一脉冲的目标量子脉冲序列，并发送N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息以及目标量子序列至接收设备，由于第一脉冲与本振光干涉可以得到偏置电压的值，因此接收设备侧得到目标量子脉冲序列后，可以求得偏置电压，从而根据偏置电压大小判断CV-QKD系统是否稳定以及对测量的探测电压进行修正，得到不包含偏置电压的探测电压。
基于第三方面，在第三方面的第一种实现方式中，所述生成单元，还用于生成待调制数据；
所述发射装置还包括：
确定单元，用于根据所述待调制数据确定驱动电压，将所述驱动电压发送给所述调制单元；
所述调制单元，具体用于根据所述驱动电压对所述光脉冲进行调制，得到所述目标量子脉冲序列。
在本实施例中，对目标量子脉冲序列的生成过程进行了说明，增加了方案的完整性。
本申请的第四方面提供了一种接收装置，所述接收装置属于连续量子密钥分发系统，所述接收装置包括：
脉冲获取单元，用于获取发射设备发送的目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；
位置获取单元，还用于获取所述发射设备发送的所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
确定单元，用于根据所述目标量子脉冲序列和所述目标位置信息，确定N个第一电压值，其中，所述第一脉冲与所述第一电压值一一对应；
参数获取单元，用于根据所述N个第一电压，得到信号处理参数。
在本实施例中，接收设备能获取目标量子脉冲序列和目标位置信息后确定第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置，从而确定与N个第一脉冲对应的N个第一电压值，并根据N个第一电压值得到信号处理参数，从而利用该参数可对系统性能进行评估。
基于第四方面，在第四方面的第一种实现方式中，所述确定单元，具体用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
根据所述目标位置信息在所述电压信息集合中确定与所述N个第一脉冲对应的所述N个第一电压值。
在本实施例中，对N个第一电压值的确定过程进行了说明，增加了方案的可实施性。
基于第四方面的第一种实现方式，在第四方面的第二种实现方式中，所述信号处理参数包括所述偏置电压；
所述参数获取单元，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压。
在本实施例中，偏置电压过高时表示CV-QKD系统严重不平衡，此时目标量子脉冲序列需要舍弃，不能用于密钥生成密钥，否则生成密钥可靠性很低。本实施例通过确定偏置电压可以对CV-QKD系统的稳定性进行评估。
本申请的第五方面提供了一种发射设备，所述发射设备属于连续量子密钥分发系统，所述发射设备包括激光器、控制器、调制器和收发器；
所述激光器，用于生成光脉冲；
所述调制器，用于对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括所述N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；
所述控制器，用于获取所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
所述收发器，还用于向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息。
在本实施例中，发射设备通过生成包括N个第一脉冲的目标量子脉冲序列，并发送N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息以及目标量子序列至接收设备，由于第一脉冲与本振光干涉可以得到偏置电压的值，因此接收设备侧得到目标量子脉冲序列后，可以求得偏置电压，从而根据偏置电压大小判断CV-QKD系统是否稳定以及对测量的探测电压进行修正，得到不含偏置的探测电压。
基于第五方面，在第五方面的第一种实现方式中，所述控制器，还用于生成待调制数据；
根据所述待调制数据确定驱动电压，将所述驱动电压发送给所述调制器；
所述调制器，具体用于根据所述驱动电压对所述光脉冲进行调制，得到所述目标量子脉冲序列。
在本实施例中，对目标量子脉冲序列的生成过程进行了说明，增加了方案的可实施性。
基于第五方面的第一种实现方式，在第五方面的第二种实现方式中，所述待调制数据包括第一数据和第二数据，其中，所述第一数据的正则动量参数和正则位置参数的取值在预置取值范围内，所述第一数据与所述第一脉冲对应；所述第二数据的正则动量参数和正则位置参数的取值满足高斯随机分布，所述第二数据与所述第二脉冲对应。
在本实施例中，对与第一脉冲对应的第一数据和与第二脉冲对应的第二数据进行了说明，增加了方案的完整性。
基于第五方面及其第五方面的第一种至第二种实现方式，在第五方面的第三种实现方式中，所述控制器具体用于，向所述接收设备发送所述目标量子脉冲序列；
当所述目标量子脉冲序列发送完成后，向所述接收设备发送所述目标位置信息。
在本实施例中，为防止除接收设备和发射设备外的第三方设备窃取到目标量子脉冲序列中的信息，可以将目标量子脉冲序列和目标位置信息分开发送，增加了方案的安全性和可靠性。
基于第五方面及其第五方面的第一种至第二种实现方式，在第五方面的第四种实现方式中，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
在本实施例中，将第一脉冲随机地分布在目标量子脉冲序列中，而不是采用固定分布的方式，可以防止第三方设备窃取目标量子脉冲中的重要信息，增加了方案的安全性和可靠性。
基于第五方面及其第五方面的第一种至第二种实现方式，在第五方面的第五种实现方式中，所述控制器与所述激光器和所述调制器连接，所述激光器与所述调制器连接；
所述控制器，还用于控制所述激光器执行上述第五方面及其第五方面的各种可实现方式中所述激光器所执行的步骤；
控制所述调制器执行上述第五方面及其第五方面的各种可实现方式中所述调制器所执行的步骤。
基于第五方面及其第五方面的第一种至第二种实现方式，在第五方面的第六种实现方式中，所述控制器还包括驱动模块；
所述驱动模块，用于生成所述驱动电压。
在本实施例中，对控制器与驱动模块的关系进行了说明，增加了方案的实用性。
本申请的第六方面提供了一种接收设备，所述接收设备属于连续量子密钥分发系统，所述接收设备包括收发器、控制器和相干探测器；
收发器，用于获取发射设备发送的目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；
所述收发器，还用于获取所述发射设备发送的所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
所述相干探测器，用于根据所述目标量子脉冲序列和所述目标位置信息，确定N个第一电压值，其中，所述第一脉冲与所述第一电压值一一对应；
所述控制器，用于根据所述N个第一电压，得到信号处理参数。
在本实施例中，接收设备能获取目标量子脉冲序列和目标位置信息后确定第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置，从而确定与N个第一脉冲对应的N个第一电压值，并根据N个第一电压值得到信号处理参数，从而利用该参数可对系统性能进行评估。
基于第六方面，在第六方面的第一种实现方式中，所述相干探测器，具体用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
根据所述目标位置信息在所述电压信息集合中确定与所述N个第一脉冲对应的所述N个第一电压值。
在本实施例中，对N个第一电压值的确定过程进行了说明，增加了方案的可实施性。
基于第六方面的第一种实现方式，在第六方面的第二种实现方式中，所述信号处理参数包括偏置电压，探测电压和真空噪声值中的任意一种或多种。
在本实施例中，对信号处理参数的具体内容进行了说明，增加了方案的可实施性和灵活性。
基于第六方面的第二种实现方式，在第六方面的第三种实现方式中，所述信号处理参数包括所述偏置电压；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压。
在本实施例中，偏置电压过高时表示CV-QKD系统严重不平衡，此时目标量子脉冲序列需要舍弃，不能用于密钥生成密钥，否则生成密钥可靠性很低。本实施例通过确定偏置电压可以对CV-QKD系统的稳定性进行评估。
基于第六方面的第二种实现方式，在第六方面的第四种实现方式中，所述信号处理参数包括所述探测电压，所述电压信息集合中还包括至少一个第二电压值，所述至少一个第二电压值与所述第二脉冲对应；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压；
对所述至少一个第二电压值中每个电压值与所述偏置电压进行差值计算得到探测电压。
基于第六方面的第二种实现方式，在第六方面的第五种实现方式中，所述信号处理参数包括所述真空噪声值；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值进行方差计算得到所述真空噪声值。
在本实施例中，真空噪声值也可以作为衡量系统稳定性的指标。真空噪声值可以作为系统过噪声值的衡量指标，过噪声值越大，系统成码率越低，越不稳定，此时需要舍弃获取的目标量子脉冲序列，不用于密钥的生成。
基于第六方面，在第六方面的第六种实现方式中，所述相干探测器，还用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
所述收发器，还用于向所述发射设备发送所述目标量子脉冲序列的探测完成指令。
在本实施例中，为防止除接收设备和发射设备外的第三方设备窃取到目标量子脉冲序列中的信息，接收设备可以在目标量子脉冲序列探测完成后向接收设备发送探测完成指令，以便发射设备再发送目标位置信息，增加了方案的安全性和可靠性。
基于第六方面及其第六方面的第一种至第六种实现方式，在第六方面的第七种实现方式中，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
将第一脉冲随机地分布在目标量子脉冲序列中，而不是采用固定分布的方式，也可以防止第三方设备窃取目标量子脉冲中的重要信息，增加了方案的安全性和可靠性。
基于第六方面及其第六方面的第一种至第六种实现方式，在第六方面的第八种实现方式中，所述接收设备包括分束器；
所述分束器，用于将所述目标量子脉冲序列与本振光的脉冲进行干涉处理。
附图说明
图1为连续量子密钥分发系统的一种实体结构图；
图2为连续量子密钥分发系统的另一种实体结构图；
图3为连续量子密钥分发系统的另一种实体结构图；
图4为本申请实施例信号处理方法的一种实施例示意图；
图5为本申请实施例目标量子脉冲序列的构成图；
图6为本申请实施例信号处理方法的另一种实施例示意图；
图7为本申请实施例信号处理方法的另一种实施例示意图；
图8为本申请实施例信号处理方法的另一种实施例示意图；
图9为本申请实施例发射设备的另一种结构示意图；
图10为本申请实施例接收设备的另一种结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例可以应用于连续量子密钥分发系统中密钥的生成，接收端对信号的探测主要运用的技术是平衡零拍探测技术，平衡零拍探测是一种通过将信号光脉冲与本振光脉冲进行干涉来提取信号光上承载的编码信息的方法。信号光与本振光都是脉冲光，脉冲频率一致，且在干涉时已经做到时序对齐，干涉后对原始信号进行了放大，如果原始信号很小，但是本振信号很强，那么两者相乘的结果会比直接测量原始信号要大，平衡零拍探测是通过一个分束器实现上述干涉过程，本振光与信号光干涉后得到两路信号光，两路信号合并得到输出信号。理想情况下需要分束器的分束比是1:1，并且信号光与本振光干涉后得到的两路信号光S1和S2在被探测器D1和D2探测时的探测效率一致。此时输出信号的探测电压Vout＝V(LO×Sig)，其中，V(LO)∝(η1-η2)×ILO，ILO为本振光的强度，η1和η2代表本振光传输的两路路径效率，V(Sig)∝(η’1-η’2)×ISig，ISig为信号光的强度，η’1和η’2代表信号光传输的两路路径的效率，
Figure BDA0001675805820000091
ISig远远小于ILO的值。但是当分束器的分束比不能达到完美的1:1，和/或信号光与本振光在被探测时的探测效率存在差别时，η1和η2以及η’1和η’2都不相等，探测电压Vout＝V(LO)+V(Sig)+V(LO×Sig)，V(LO)与V(Sig)的计算此处不再赘述，V(LO)+V(Sig)为偏置电压，V(LO×Sig)为所需要的探测电压的值。在CV-QKD系统中，信号光的强度是本振光的至少1/106，所以V(Sig)相对
(LO)来说，也是其至少1/106，那么就可以忽略V(Sig)。而V(LO)就是偏置电压，且是与本振光大小、以及与η1和η2的差值相关的值。
由上述可知，当信号光光强近似为0时，V(Sig)接近0，V(LO)的值就是偏置电压的值，基于此思想，本申请提出了一种信号处理方法，用于计算偏置电压、探测电压以及真空噪声值等，提高系统参数测量的准确度。
本申请应用于连续量子密钥分发系统中密钥的生成过程，当本振光由发射设备侧产生时，发射设备侧激光器产生的激光脉冲通过分束得到两路信号，当本振光由接收设备侧产生时，发射设备侧激光器产生的激光脉冲只用于生成信号光。本申请通过控制加载在强度调制器上的驱动电压值，使得激光脉冲经过调制后得到信号光脉冲序列，该序列中包括携带密钥生成所需数据信息的量子脉冲，还包括用于确定偏置电压的强度接近0的量子脉冲。脉冲强度的表达式为
Figure BDA0001675805820000092
因此驱动电压的值需要根据待调制数据的正则动量X和正则位置P的取值确定，例如当需要生成强度为
Figure BDA0001675805820000093
的脉冲时，首先查找预置的待调制数据参数取值与驱动电压的对应关系表，确定与x和p对应的驱动电压值，将该驱动电压加载在强度调制器上，就可以得到强度为
Figure BDA0001675805820000094
的脉冲，以此方式来控制信号光脉冲序列中每个脉冲的强度，得到我们所需要的信号光脉冲序列。随后接收设备侧接收信号光脉冲序列后与本振光进行干涉，并获取强度接近0的脉冲在信号脉冲序列中的位置，采用平衡零拍探测器探测干涉后的信号电压值，因为强度为0的脉冲与本振光干涉后测量电压的结果即为偏置电压，可以根据事先获取的位置信息确定偏置电压值，使得最终得到的探测电压为减去了偏置电压的电压值，随后利用该探测电压值恢复出X和P值，再根据X和P的取值进行数据恢复得到原始码，原始码经过数据筛选、参数估计、数据纠错、保密增强等一系列步骤后得到最终密钥。
该CV-QKD系统的一种可能的系统架构如图1所示：
该系统包括发射设备与接收设备，其中发射设备包括：
激光器：用于产生光脉冲，从而调制得到信号光(或目标量子脉冲序列)。
控制器：控制光脉冲的产生以及调制；驱动器(可选的)与控制器连接，用于对控制器输出的电压信号进行放大到所需要的值，驱动器也可以为替换为电压放大器，具体此处不做限定。实际实施时，控制器中也可以包括驱动模块，此时该接收设备不包括驱动器。
调制器：用于对光脉冲进行调制。
收发器：用于与接收设备进行信号交互，例如通过量子信道发送量子信号脉冲至接收设备、通过经典信道发送协商信息至接收设备，以及与接收设备传输时钟信号，从而实现发射设备与接收设备之间的时钟同步。
接收设备包括：分束器(可选的)、相干检测器(平衡探测器)与控制器以及收发器。
本振光和信号光在分束器处进行干涉，干涉后由相干检测器探测干涉结果，控制器用于对检测之后信号进行处理。实际实施时，相干检测器中也可以包括分束模块，即相干检测器具有先分束再检测的功能，此时该接收设备不包括分束器。
收发器，用于与发射设备进行信号交互，例如通过经典信道接收协商信息、通过量子信道接收量子信号脉冲，以及与发射设备传输时钟信号，从而使发射设备与接收设备实现时钟同步。
本振光可以由发射设备产生也可以由接收设备产生，本申请方案对此不做限制。当本振光由接收设备侧产生时，在图1所示系统结构的基础上，如图2所示，接收设备侧还包括激光器和调制器，该激光器产生的光脉冲经过调制器调制后得到本振光。
当本振光由发射设备侧产生时，发射设备和接收设备侧包括的实体结构如图3所示：
首先发射设备触发时钟信号产生触发电平来触发激光器发出激光脉冲，激光脉冲经过衰减器后大幅度衰减成单光子信号，单光子信号经过1:99的偏振分束器分成2束信号，光强较强的一路光作为本振光(英文全称：local oscillator，英文缩写：LO)直接传输至偏振合束器。光强较弱的一路光通过一个强度调制器(英文全称：intensity modulator，英文缩写：IM)和一个相位调制器(英文全称：phase modulator，英文缩写：PM)做随机高斯调制，再经过法拉第镜(英文全称：faraday mirror，英文缩写：FM)旋转90°偏振以及衰减到所需的光强值之后，就可以得到所需要的承载着数据信息的量子脉冲(本申请通过控制强度调制器生成我们所需要的目标量子脉冲序列)，也称为信号光。随后信号光进入偏振合束器与本振光进行合束，通过光纤信道传输至接收设备，在接收设备中光纤中的信号通过动态偏振控制器(英文全称：dynamic polarization control，英文缩写：DPC)调整偏振，然后通过偏振分束器(英文全称：polarization beam splitter，英文缩写：PBS)分成2束，1束经过相位调制器进行相位补偿，然后与另1束一起进入分束器(英文全称：beam splitter，英文缩写：BS)进行干涉。最后会由一个平衡零差探测器(英文全称：balanced homodynedetector，英文缩写：BHD)(或相干探测器)来探测干涉后的结果，从中恢复出信号光上的承载信息，得到初始密钥，称为原始码。
基于上述连续密钥分发系统结构，本申请提出了一种信号处理方法，如图4所示，包括：
S401、生成光脉冲。
如图1中所示，光脉冲由控制器控制激光器产生。在本实施例中，激光器可以为单次脉冲激光器也可以为连续脉冲激光器，具体此处不做限定。
控制器与激光器连接，具体控制方式可以通过指令控制。
S402、对光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列。
为了得到除去偏置电压的探测电压值，本申请通过在原始信号中加入强度在预置范围内的信号，例如加入光强为0的信号，再与本振光干涉后检测干涉结果，光强为0的信号与本振光的干涉结果即为偏置电压的值。基于此思想，接收设备侧需要获取目标量子脉冲序列，目标量子脉冲序列是一段时间例如30s内发射设备生成的脉冲序列，因此目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲，且N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，从而达到使第一脉冲的脉冲强度无限接近零，其中N为大于或等于1的整数。目标量子脉冲序列中还包括原始信号的脉冲，即第二脉冲，原始信号是原本发射设备发送至接收设备，用于生成密钥的信号，因此第二脉冲中携带数据信息，该数据信息用于形成数据码，最终用于密钥生成。第一脉冲不用于密钥的生成过程，因此接收设备进行密钥生成时需要去除第一脉冲。
在本实施例中，预置强度范围可以为0至0.01光子或0至0.02光子，预置强度范围还可能为其他的情况，只要使得第一脉冲强度在预置强度范围内取值后，第一脉冲强度接近零即可，以此来实现对偏置电压的确定，预置强度范围的具体取值此处不做限定。
如图5所示，目标量子脉冲序列可以看作是多个脉冲构成的序列，其中，N个第一脉冲中每个第一脉冲表示一个脉冲，第二脉冲为原始信号脉冲，图5中目标量子脉冲序列除第一脉冲外其余脉冲共同组成第二脉冲，因此第二脉冲包括至少一个脉冲，对每一个脉冲进行检测可以得到一个电压值。第一脉冲随机地分布在目标量子脉冲序列中。目标量子脉冲序列中至少两个脉冲对应的电压值可以相同，也可以不同，例如：第二脉冲的中可以存在两个脉冲对应的电压值相同，每个第一脉冲对应的电压值也可以不同，具体此处不作限定。
S403、获取N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息。
在本实施例中，强度为0的信号是为了确定偏置电压额外加入的信号，为了确定偏置电压值，需要获取N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息。
在本实施例中，实施例步骤402与实施例步骤403没有执行的先后顺序，可以先执行步骤402，也可以先执行步骤403，具体此处不作限定。
该目标位置信息可以由发射设备侧在生成目标量子脉冲序列时同步确定。
S404、向接收设备发送目标量子脉冲序列以及目标位置信息。
发射设备通过量子信道向接收设备发送目标量子脉冲序列，以便将目标量子脉冲序列与本振光进行干涉，发射设备通过经典信道向接收设备发送目标位置信息，以便接收设备根据此位置信息确定第一脉冲的位置，从而确定第一脉冲与本振光干涉后得到的偏置电压的值。
可选的，为了防止第三方设备根据目标位置信息对目标脉冲序列作针对性的攻击，从而干扰探测电压的确定结果，目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息可以分开发送，具体为发射设备先向接收设备发送目标量子脉冲序列，接收设备对目标量子脉冲序列进行检测，当目标量子脉冲序列发送完成后，发射设备再向接收设备发送目标位置信息。通过这种方式，可以增加方案的安全性和可靠性。
本实施例中，发射设备通过获取包含第一脉冲的目标量子脉冲序列，并将第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置信息发送给接收设备，使得接收设备能确定得到偏置电压的值，从而计算出不含偏置的，可用于恢复第二脉冲上调制信息的相干探测器探测的电压Vout。
在本实施例中，对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列之前，还存在待调制数据的生成过程，具体为：
S601、生成待调制数据。
待调制数据包括第一数据和第二数据，第一数据的正则动量参数X和第一数据的正则位置参数P的取值都在同一个预置取值范围内，但是X和P的取值可以不同，控制器通过控制第一数据中X和P的取值，使得第一数据通过调制后得到强度接近甚至等于零的第一脉冲，第一脉冲的个数为N个，因此第一数据的个数也为N个。预置取值范围中可取的最小值为0且预置取值范围可取的最大值也接近为0。
第二数据的正则动量参数和第二数据的正则位置参数的取值满足高斯随机分布，即第二数据中X或P的取值都可以形成正态曲线。控制器通过控制第二数据中每个第二数据的X和P的取值，使得第二数据经过调制后得到第二脉冲，第二脉冲中每个脉冲的强度与第二数据中每个数据的X和P取值相关，第二脉冲包括至少一个脉冲，因此第二数据的个数也为至少一个，即第二数据与第二脉冲的对应关系为：每个第二数据对应第二脉冲中的一个脉冲，因此由第二数据经过调制后得到第二脉冲的过程为，第二数据中每个数据进行调制可以得到一个脉冲，重复执行直至得到第二脉冲。
第一数据或第二数据中X和P的取值由发射设备侧的控制器根据所需要生成的目标量子脉冲序列确定。由于目标量子脉冲序列中每个脉冲的脉冲强度可能是不同的，待调制数据中每个数据的正则动量X和正则位置P的取值相应也是不同的，当X和P都为0时，信号光的光强为0，脉冲强度也为0，例如，需要生成第一脉冲时，可以将待调制的数据的正则动量X和正则位置P均设置为0。需要生成第二脉冲时，第二数据的正则动量参数和正则位置参数的取值采用随机方式获取。
可见，X和P的取值由控制器控制，因此第一数据可以随机地插入在第二数据中，需要产生第一数据时，控制器控制X和P的取值为0或者接近0，需要产生第二数据时，采用随机取值方式确定X和P。需要说明的是，第一数据的随机分布从而导致由N个第一数据生成的N个第一脉冲也随机地分布在目标量子脉冲序列中。采用随机分布而不是固定分布的方式，可以保障目标量子脉冲序列传输的安全性，防止被第三方设备作针对性的攻击。通过第一脉冲随机分布方式，相较于现有技术中采用固定压缩信号光的方式，可以增加方案的安全性和可靠性。
需要说明的是，第一数据占待调制数据的比例是由系统成码性能和偏置电压测量的准确度共同确定的，例如，每秒钟引入10000个第一数据，这样对于一个10MHz重复频率的CV-QKD系统来说，只占用了0.1％，成码效率降低了0.1％，该比例数值可以认为对最终的成码效率没有影响。在保证系统成码效率较高时还需要保证偏置电压计算有足够多的可参考数据，因此待调制数据中第一数据的比例也不能太少。
其中，第二脉冲在CV-QKD系统中用于成码，第一脉冲用于确定偏置电压值，成码时需要舍弃第一脉冲；第二脉冲用于成码的方式具体为：由接收设备侧确定第二脉冲中每个脉冲的电压值，从而根据该电压值恢复出每个脉冲的正则动量X和正则位置P，再根据X和P的取值确定编码，例如：正则动量X可以取值的取值范围是(-3,3)，系统预先设定X值属于(-3，-1.5)时对应的编码为二进制00，X值属于(-1.5,0)时对应的编码为二进制01，X值属于(0,1.5)时对应的编码为二进制10，X值属于(1.5,3)时对应的编码为二进制11。第一脉冲是用于计算得到偏置电压，从而接收设备对第二脉冲进行电压探测得到的探测结果中减去偏置电压，进而使得利用第二脉冲的探测结果进行恢复原始密钥更加准确。
S602、根据待调制数据确定驱动电压。
根据待调制数据中X和P的值，确定驱动电压的大小，具体为：根据X和P的值，计算得到脉冲的强度值为
Figure BDA0001675805820000131
脉冲的相位为
Figure BDA0001675805820000132
根据该结果与调制器自身特性，确定驱动电压值。在本实施例中，待调制数据中每个数据的X和P取值不同，驱动电压的值是不同的。
S603、生成光脉冲。
S604、根据驱动电压对光脉冲进行调制，得到目标量子脉冲序列。
将驱动电压加载在调制器上，从而对光源脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列。
由于X和P的取值不断变化，因此驱动电压的值也在不断变化，驱动电压的值不同，生成的脉冲的强度不同，不断改变接收设备侧调制器的驱动电压值，从而使得光脉冲经过调制后得到目标量子脉冲序列。
S605、获取N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息。
S606、向接收设备发送目标量子脉冲序列以及目标位置信息。
在本实施例中，实施例步骤603、605和606与图4所示实施例步骤401、403和404类似，具体此处不再赘述。
需要说明的是，实施例步骤605与实施例步骤601可以同步执行，即发射设备可以在生成待调制数据时同步获取目标位置信息。
上面从发射设备的角度对本申请实施例进行了叙述，请参照图7，下面将从接收设备的角度对本申请实施例进行说明。
S701、获取发射设备发送的目标量子脉冲序列。
在本实施例中，目标量子脉冲序列的构成以及其对应的调制数据的情况与图4所示实施例步骤类似，具体此处不再赘述。
S702、获取发射设备发送的N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息。
在本实施例中，实施例步骤701与实施例步骤702不存在先后顺序，可以先执行实施例步骤701，也可以先执行实施例步骤702，还可以同时执行，具体此处不作限定。
S703、根据目标量子脉冲序列和目标位置信息，确定N个第一电压值。
首先探测目标量子脉冲序列得到目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值，形成电压信息集合，再依据第一脉冲在目标量子脉冲序列中的位置信息，确定电压信息集合中第一脉冲对应的电压值，例如第一脉冲为目标量子脉冲序列中的第1、100和1000个脉冲，则接收设备测得的第1、100和1000个电压值即为第一电压值。
在本实施例中，第一脉冲与第一电压值一一对应。
可选的，接收设备完成对目标量子脉冲序列的探测后，可以向发射设备发送所述目标量子脉冲序列的探测完成指令，该指令用于指示接收侧已完成目标量子脉冲序列的探测，发射侧可以根据该指令发送目标位置信息，从而实现目标量子脉冲序列和目标位置信息的分开发送。这样可以避免第三方设备根据目标位置信息对目标脉冲序列作针对性的攻击，从而干扰探测电压的确定结果。通过这种方式，可以增加方案的安全性和可靠性。
S704、根据N个第一电压，得到信号处理参数。
根据测得的N个第一电压值，确定所需要的信号处理参数。
在本实施例中，接收设备通过获取目标量子脉冲序列以及目标位置信息后，能确定出N个第一电压值，从而得到信号处理参数，该参数可以用于评价系统性能，而系统的性能又会影响密钥生成的可靠性。
在本实施例中，由于第一脉冲仅用于偏置电压的确定，不携带数据信息，因此接收设备进行密钥生成时，首先从目标量子脉冲序列中恢复出数据信息，然后丢弃第一脉冲对应的数据信息，利用第二脉冲对应的数据信息进行密钥生成。
在本实施例中，该信号处理参数可以为连续密钥分发设备中的偏置电压值，也可以为该设备中的探测电压值，还可以为该设备的真空噪声值，所需要得到的参数值不同，接收设备对N个第一电压值的处理不同，具体包括：
A、信号处理参数为偏置电压。
实施例步骤704具体包括：对N个第一电压值取平均，得到偏置电压。
目标量子脉冲序列是按照时间段进行截取的，接收设备确定测得的N个第一电压值的平均值，即为所取时间段内目标量子脉冲序列的偏置电压。
需要说明的是，如果偏置电压值如果过大，例如偏置电压的值大于对目标量子脉冲序列预置输出电压范围的一半或以上，说明该CV-QKD设备失谐严重，此时需要手动调节减小偏置电压后再执行本申请实施例所述的方法。
在本实施例中，对目标量子脉冲序列进行探测得到的探测电压即为图5中第二脉冲中任意一个脉冲对应的电压值，该电压为包含偏置电压的电压值。
在本实施例中，对偏置电压的大小比较也可以以其他参数为依据，具体此处不作限定。
B、信号处理参数为探测电压。
实施例步骤704具体包括：首先，对N个第一电压值取平均，得到偏置电压。
取平均得到偏置电压的方式与上述情况A类似，具体此处不再赘述。
随后对至少一个第二电压值中每个电压值与偏置电压进行差值计算得到探测电压。
电压信息集合中还包括与第二脉冲对应的至少一个第二电压值，其中，第二脉冲中每个脉冲对应一个第二电压值。至少一个第二电压值中每个电压值为对第二脉冲中的任意一个脉冲进行测量得到的电压值，该电压值与偏置电压的差值即为不含偏置的探测电压的值，第二脉冲包括至少一个脉冲，因此所取时间段内得到不含偏置的探测电压的值也是多个。
在本实施例中，不包括偏置电压的探测电压值，在用于恢复第二脉冲上的调制信息时，恢复结果更准确，密钥生成的可靠性也更高。第二脉冲调制信息的恢复过程与上述实施例步骤601类似，先根据探测电压恢复出X和P值，再由X和P取值得到二进制编码，具体此处不再赘述。
B、信号处理参数为真空噪声值。
实施例步骤704具体包括：对N个第一电压值进行方差计算得到真空噪声值。
实时的检测真空噪声数值会给系统的性能评估提供非常重要的参考信息，在本实施例中，接收设备还可以根据目标量子脉冲序列和目标位置信息确定CV-QKD系统的真空噪声值。
接收设备对N个第一电压值进行方差计算后得到真空噪声值。
在本实施例中，真空噪声水平可以衡量电噪声、信道过噪声数据，例如可以利用真空噪声水平衡量过噪声ε数值，从而判断目标量子脉冲序列所取时间段内系统成码性能，通常来说，ε大于0.1已经表明系统成码性能不佳，此时需要舍弃该段时间内获取到目标量子脉冲序列，也不再进行后续的密钥生成过程。
在本实施例中，通过在原始信号的第二脉冲中加入第一脉冲，不仅可以用于探测电压的确定还可以用于衡量系统真空噪声水平，增加了方案的实用性。
在本申请实施例中，探测电压确定的过程是发射设备与接收设备进行交互共同实现的，请参照图8，下面将进行说明。
S801、发射设备生成光脉冲。
S802、发射设备对光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列。
S803、获取N个第一脉冲在目标量子脉冲序列中的目标位置信息。
S804、发射设备向接收设备发送目标量子脉冲序列以及目标位置信息。
在本实施例中，实施例步骤801至804与上述实施例步骤401和404类似，具体此处不再赘述。
S805、根据目标量子脉冲序列和目标位置信息，确定N个第一电压值。
S806、根据N个第一电压，得到信号处理参数。
在本实施例中，实施列步骤805和806与上述实施例步骤703和704类似，具体此处不再赘述。
在本实施例中，对发射设备和接收设备的数据交互进行了说明，增加了方案的可实施性。
本申请实施例的连续量子密钥分发系统包括发射设备和接收设备；
该发射设备的另一种可能的结构如图9所示。
包括激光器、控制器、调制器和收发器；
所述激光器，用于生成光脉冲；
所述调制器，用于对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括所述N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；
所述控制器，用于获取所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
所述收发器，还用于向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息。
需要说明的是，基于图9所示的发射设备，所述控制器，还用于生成待调制数据；
根据所述待调制数据确定驱动电压，将所述驱动电压发送给所述调制器；
所述调制器，具体用于根据所述驱动电压对所述光脉冲进行调制，得到所述目标量子脉冲序列。
需要说明的是，所述待调制数据包括第一数据和第二数据，其中，所述第一数据的正则动量参数和正则位置参数的取值在预置取值范围内，所述第一数据与所述第一脉冲对应；所述第二数据的正则动量参数和正则位置参数的取值满足高斯随机分布，所述第二数据与所述第二脉冲对应。
可选的，为防止除发射设备和接收设备以外的第三方设备窃取目标量子脉冲序列中的信息，所述控制器具体用于，向所述接收设备发送所述目标量子脉冲序列；
当所述目标量子脉冲序列发送完成后，向所述接收设备发送所述目标位置信息。
可选的，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
需要说明的是，所述控制器，还用于控制所述激光器执行上面所描述的激光器所执行的步骤；
控制所述调制器执行上面所描述的调制器所执行的步骤。
可选的，所述控制器还包括驱动模块，用于生成所述驱动电压。
该接收设备的另一种可能的结构如图10所示。
接收设备包括收发器、控制器和相干探测器；
收发器，用于获取发射设备发送的目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数；
所述收发器，还用于获取所述发射设备发送的所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
所述相干探测器，用于根据所述目标量子脉冲序列和所述目标位置信息，确定N个第一电压值，其中，所述第一脉冲与所述第一电压值一一对应；
所述控制器，用于根据所述N个第一电压，得到信号处理参数。
需要说明的是，基于图10所示的接收设备，所述相干探测器，具体用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
根据所述目标位置信息在所述电压信息集合中确定与所述N个第一脉冲对应的所述N个第一电压值。
可选的，所述信号处理参数包括偏置电压，探测电压和真空噪声值中的任意一种或多种。
可选的，所述信号处理参数包括所述偏置电压；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压。
可选的，所述信号处理参数包括所述探测电压，所述电压信息集合中还包括至少一个第二电压值，所述至少一个第二电压值与所述第二脉冲对应；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压；
对所述至少一个第二电压值中每个电压值与所述偏置电压进行差值计算得到探测电压。
可选的，所述信号处理参数包括所述真空噪声值；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值进行方差计算得到所述真空噪声值。
可选的，为防止除发射设备和接收设备以外的第三方设备窃取目标量子脉冲序列中的信息，所述相干探测器，还用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
所述收发器，还用于向所述发射设备发送所述目标量子脉冲序列的探测完成指令。
可选的，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
可选的，基于图10所示的接收设备，所述接收设备还包括分束器；
所述分束器，用于将所述目标量子脉冲序列与本振光的脉冲进行干涉处理。所述本振光可以为发送设备发送过来的，也可以是接收设备自己产生的，本申请并不限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (27)

1.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法应用于量子密钥分发系统，所述方法包括：
生成光脉冲；
对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数，所述预置强度范围为0至0.02光子，所述第一脉冲用于确定偏置电压；
获取所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列之前，所述方法还包括：
生成待调制数据；
根据所述待调制数据确定驱动电压；
所述对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列包括：
根据所述驱动电压对所述光脉冲进行调制，得到所述目标量子脉冲序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待调制数据包括第一数据和第二数据，其中，所述第一数据的正则动量参数和正则位置参数的取值在预置取值范围内，所述第一数据与所述第一脉冲对应；所述第二数据的正则动量参数和正则位置参数的取值满足高斯随机分布，所述第二数据与所述第二脉冲对应。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息包括：
向所述接收设备发送所述目标量子脉冲序列；
当所述目标量子脉冲序列发送完成后，向所述接收设备发送所述目标位置信息。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
6.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法应用于量子密钥分发系统，所述方法包括：
获取发射设备发送的目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数，所述预置强度范围为0至0.02光子；
获取所述发射设备发送的所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
根据所述目标量子脉冲序列和所述目标位置信息，确定N个第一电压值，其中，所述第一脉冲与所述第一电压值一一对应；
根据所述N个第一电压，得到信号处理参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述目标量子脉冲序列和所述目标位置信息，确定N个第一电压值，包括：
探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
根据所述目标位置信息在所述电压信息集合中确定与所述N个第一脉冲一一对应的所述N个第一电压值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述信号处理参数包括偏置电压，探测电压和真空噪声值中的任意一种或多种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号处理参数包括所述偏置电压，所述根据所述N个第一电压，得到信号处理参数包括：
对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号处理参数包括所述探测电压，所述电压信息集合中还包括至少一个第二电压值，所述至少一个第二电压值与所述第二脉冲对应，所述根据所述N个第一电压，得到信号处理参数包括：
对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压；
对所述至少一个第二电压值中每个电压值与所述偏置电压进行差值计算得到探测电压。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号处理参数包括所述真空噪声值，所述根据所述N个第一电压，得到信号处理参数包括：
对所述N个第一电压值进行方差计算得到所述真空噪声值。
12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取发射设备发送的目标量子脉冲序列之后，所述方法还包括：
探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
向所述发射设备发送所述目标量子脉冲序列的探测完成指令。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
14.一种发射设备，其特征在于，所述发射设备属于量子密钥分发系统，所述发射设备包括激光器、控制器、调制器和收发器；
所述激光器，用于生成光脉冲；
所述调制器，用于对所述光脉冲进行调制得到目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数，所述预置强度范围为0至0.02光子，所述第一脉冲用于确定偏置电压；
所述控制器，用于获取所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
所述收发器，用于向接收设备发送所述目标量子脉冲序列以及所述目标位置信息。
15.根据权利要求14所述的发射设备，其特征在于，
所述控制器，还用于生成待调制数据；根据所述待调制数据确定驱动电压，将所述驱动电压发送给所述调制器；
所述调制器，具体用于根据所述驱动电压对所述光脉冲进行调制，得到所述目标量子脉冲序列。
16.根据权利要求15所述的发射设备，其特征在于，所述待调制数据包括第一数据和第二数据，其中，所述第一数据的正则动量参数和正则位置参数的取值在预置取值范围内，所述第一数据与所述第一脉冲对应；所述第二数据的正则动量参数和正则位置参数的取值满足高斯随机分布，所述第二数据与所述第二脉冲对应。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的发射设备，其特征在于，所述控制器具体用于，向所述接收设备发送所述目标量子脉冲序列；
当所述目标量子脉冲序列发送完成后，向所述接收设备发送所述目标位置信息。
18.根据权利要求14至16中任一项所述的发射设备，其特征在于，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
19.根据权利要求14至16中任一项所述的发射设备，其特征在于，所述控制器还包括驱动模块；
所述驱动模块，用于生成驱动电压。
20.一种接收设备，其特征在于，所述接收设备属于量子密钥分发系统，所述接收设备包括收发器、控制器和相干探测器；
收发器，用于获取发射设备发送的目标量子脉冲序列，所述目标量子脉冲序列包括N个第一脉冲和携带数据信息的第二脉冲，所述N个第一脉冲的脉冲强度在预置强度范围内，且所述N为大于或等于1的整数，所述预置强度范围为0至0.02光子；
所述收发器，还用于获取所述发射设备发送的所述N个第一脉冲在所述目标量子脉冲序列中的目标位置信息；
所述相干探测器，用于根据所述目标量子脉冲序列和所述目标位置信息，确定N个第一电压值，其中，所述第一脉冲与所述第一电压值一一对应；
所述控制器，用于根据所述N个第一电压，得到信号处理参数。
21.根据权利要求20所述的接收设备，其特征在于，所述相干探测器，具体用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
根据所述目标位置信息，在所述电压信息集合中确定与所述N个第一脉冲对应的所述N个第一电压值。
22.根据权利要求21所述的接收设备，其特征在于，所述信号处理参数包括偏置电压，探测电压和真空噪声值中的任意一种或多种。
23.根据权利要求22所述的接收设备，其特征在于，所述信号处理参数包括所述偏置电压；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压。
24.根据权利要求22所述的接收设备，其特征在于，所述信号处理参数包括所述探测电压，所述电压信息集合中还包括至少一个第二电压值，所述至少一个第二电压值与所述第二脉冲对应；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值取平均，得到所述偏置电压；
对所述至少一个第二电压值中每个电压值与所述偏置电压进行差值计算得到探测电压。
25.根据权利要求22所述的接收设备，其特征在于，所述信号处理参数包括所述真空噪声值；
所述控制器，具体用于对所述N个第一电压值进行方差计算得到所述真空噪声值。
26.根据权利要求20所述的接收设备，其特征在于，所述相干探测器，还用于探测所述目标量子脉冲序列，得到电压信息集合，其中，所述电压信息集合为所述目标量子脉冲序列中每个脉冲对应的电压值组成的集合；
所述收发器，还用于向所述发射设备发送所述目标量子脉冲序列的探测完成指令。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的接收设备，其特征在于，所述第一脉冲随机地分布在所述目标量子脉冲序列中。
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