中纬度地区电离层偶发E层对量子卫星通信性能的影响
[Abstract]:The ionospheric accidental E layer refers to the irregular ionized thin layer in which the electron density increases sharply under wind shear between 80-150 km above the ground. It has a great influence on the transmission of quantum satellite optical signal. However, the research on the relationship between the channel parameters of the ionospheric occasional E layer and the space-to-satellite quantum communication has not been carried out. In order to study the effect of the accidental E layer on the communication performance of quantum satellite, the formation process of the free electron density is analyzed, and the relationship between the free electron density and the height is obtained, and then the free electron density is established. For amplitude damped channel, the quantitative relationship between free electron density and channel capacity, entanglement fidelity, bit error rate and security key generation rate is given. The theoretical analysis and simulation results show that the electron density increases from 3 脳 10 ~ (5) cm ~ (-1) to 27 脳 10 ~ (5) cm ~ (-1) when the thickness of the accidental E layer is 1 km, and the electron density increases from 3 脳 10 ~ (5) to 27 脳 10 ~ (5) cm ~ (-1). The channel capacity attenuates from 0.8304 to 0.1319, the entanglement fidelity decreases from 0.9386 to 0.3606, the quantum bit error rate increases from 0.0093 to 0.0769, and the security key generation rate decreases from 9.968 脳 10 ~ (-5) to 1.91 脳 10 ~ (-6). It can be seen that the size of the electron density and the thickness of the occasional E layer have a significant effect on the performance of quantum satellite communication. Therefore, in order to ensure the reliability of quantum communication, the satellite system should be adaptively adjusted according to the detection of ionospheric parameters.
【作者单位】: 西安邮电大学通信与信息工程学院;西北工业大学电子信息工程学院;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(批准号:61172071,61201194) 陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2014JQ8318) 陕西省国际科技合作与交流计划项目(批准号:2015KW-013) 陕西省教育厅科研计划项目(项目编号是:16JK1711)资助的课题~~
【分类号】:TN927.2
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,本文编号:2172705
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