沙尘暴背景下基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略

发布时间：2021-10-27 06:26

　　在量子卫星通信过程中,量子卫星与地面接收机之间的星地链路会受到雨雪、沙尘、雾霾、电离层等自然因素的影响,导致通信质量降低。然而,有关沙尘暴背景下量子卫星星地链路切换策略的研究鲜有报道。为了降低沙尘暴对星地链路切换的影响,提出了基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略。通过建立沙尘暴各项参数与星地链路纠缠度的关系,分析了沙尘扩散模式指数、沙尘粒子半径、观测高度和沙尘灾害系数对链路纠缠度的影响。根据沙尘背景下的星地链路纠缠度,提出了一种新的切换策略,即在当前双卫星为一个地面用户服务的情况下,从多个备选卫星中选择一颗纠缠度最大的卫星作为链路将要切换的最优目标卫星。仿真结果表明,沙尘扩散模式指数、沙尘粒子半径、观测高度和沙尘灾害系数均会对链路纠缠度产生明显的影响,所提出的基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略可以降低沙尘暴对纠缠度的影响,且在切换的过程中没有链路中断现象。因此,采用最优星地链路纠缠度的切换策略,能够有效提高链路通信质量。 

【文章来源】：激光与光电子学进展. 2020,57(17)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

沙尘扩散模式指数、观测高度与量子信道纠缠度的关系

如图2所示，在沙尘灾害系数β一定的条件下，当传输速度不变时，观测高度越大，信道与环境噪声间的相互作用时间越长，信道受环境噪声的影响就越大，信道的纠缠度越小。在沙尘灾害系数固定为1的条件下，当观测高度从10km增加到20km时，纠缠度由0.0557降低到0.0205。当观测高度h一定时，随着沙尘灾害系数的增加，沙尘颗粒的浓度增大，环境噪声对信道的影响增大，信道的纠缠度降低。在观测高度固定为10km的条件下，当沙尘灾害系数由1增加到2时，纠缠度由0.0557降低到0.0167。2.2.3 沙尘粒子半径、观测高度与量子信道纠缠度的关系

如图3所示，在沙尘粒子半径r一定的条件下，当传输速度不变时，观测高度越大，信道与环境噪声间的相互作用时间越长，信道受环境噪声的影响就越大，信道的纠缠度越小。在沙尘粒子半径固定为1μm的条件下，当观测高度由10km增大到20km时，纠缠度由0.0557降低到0.0205。当观测高度h一定时，随着沙尘粒子半径的增大，光量子与沙尘粒子的接触面积变大，导致环境噪声对信道的影响变大，信道的纠缠度减小。在观测高度固定为10km的条件下，当沙尘粒子半径由1μm增加到3μm时，纠缠度由0.0418降低到0.0058。在实际应用中，可通过控制中心来得出各参数的具体值，然后将其代入到公式中计算出纠缠度的值，这样就可以得到沙尘暴背景下星地链路的纠缠度。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3461052