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电波科学学报 2011年第4期26卷 758-764页

作者：张自嘉王其孙亚杰陈海秀杨长松南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学信息与控制学院江苏南京210044

研究大气中带电粒子对电磁波的散射特性,对利用遥感方法雷达探测云层、雷电预警、分析沙尘对电磁波传播的影响等具有重要意义。从宏观和微观两个方面分析了瑞利散射条件下大气粒子带电对电磁波散射的影响。宏观和微观分别反映了电磁波... 详细信息

研究大气中带电粒子对电磁波的散射特性,对利用遥感方法雷达探测云层、雷电预警、分析沙尘对电磁波传播的影响等具有重要意义。从宏观和微观两个方面分析了瑞利散射条件下大气粒子带电对电磁波散射的影响。宏观和微观分别反映了电磁波散射的两种机制,分别对应的是受电场作用后电荷运动形成宏观电流对电磁波的散射,以及单个电荷(电子)受电场作用后在平衡位置附近振动而引起的电磁散射。通过对比中性粒子和所带电荷对电磁波的散射截面量级,分析了大气粒子带电后对电磁波散射的影响。研究表明:宏观上粒子所带电荷对电磁波的散射没有影响,而微观上,在某些频率附近,粒子所带电荷会对电磁波的散射产生较大影响。

关键词：大气带电粒子电磁波散射瑞利散射

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大气带电粒子对星地量子链路通信性能影响的研究

大气带电粒子对星地量子链路通信性能影响的研究

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作者：石力西安邮电大学

学位级别：硕士

量子通信是量子论和经典信息论相结合后,所发展出的新型交叉学科。研究和实验结果表明,由于量子独有的天赋特征,量子通信具有其他通信体系所无可比拟的安全性。而全球量子通信的广域网建设必将成为不远将来量子通信研究范畴的重点。而... 详细信息

量子通信是量子论和经典信息论相结合后,所发展出的新型交叉学科。研究和实验结果表明,由于量子独有的天赋特征,量子通信具有其他通信体系所无可比拟的安全性。而全球量子通信的广域网建设必将成为不远将来量子通信研究范畴的重点。而量子卫星通信具有安全保密、系统容量大等亮点,对于军事、金融等领域具有重大的应用价值,是构建全球量子通信网的重要组成部分,已成为本领域当前的研究热点。2016年8月16日1时40分,中国发射了“墨子号”科学实验卫星,此次量子卫星的成功发射,也标志着中国对量子通信研究与发展的支持与重视。随后,中国科学院的研究人员将借助量子卫星平台,进行一系列验证性实验,以期突破量子通信在各个方面的技术障碍。基于量子卫星通信的星地量子链路,是建立全球量子通信广域网络所不可或缺的重要组成部分。然而,现阶段在大气带电粒子所引起的各种极端天气条件下,对星地量子链路通信性能影响方面的研究很少,为此本文结合量子卫星通信基本理论,分析了大气带电粒子对星地量子链路光量子信号传输的衰减模型,侧重于研究,光量子信号与带电粒子所引起的各极端自然环境,相互影响的关系,详细地研究了雷暴云、带电沙尘暴等恶劣天气对星地量子链路通信性能的影响,为以后量子卫星通信的更深层次的研究奠定了理论参考依据。本文的创新点主要分为:一、根据雷暴云中大气带电粒子的消光截面与数目浓度分布函数,得到了大气带电粒子浓度、电荷密度与星地量子链路衰减系数的关系并进行了参数仿真。针对退极化信道和振幅阻尼信道,构建了大气带电粒子浓度、电荷密度与星地量子链路信道容量之间的函数关系并进行了仿真分析。针对退极化信道,构建了大气带电粒子浓度、电荷密度与星地量子链路信道平均保真度、信道生存函数之间的关系并进行了参数仿真和数据分析。二、根据非球形大气带电粒子的消光截面,并结合谱分布函数,得到了椭球形、切比雪夫大气带电粒子等效半径、粒子浓度与星地量子链路衰减系数的关系。建立了椭球形、切比雪夫大气带电粒子等效半径、电荷密度及传输扩散时间与星地量子链路纠缠度之间的关系。剖析了大气能见度与星地量子链路通信保真度之间的定量关系。并在章节末尾处,首次把本文数据与前人研究成果进行了数据对比分析。三、为了研究带电沙尘粒子本身物理特性与星地量子链路光子能量、密钥分发和信道建立速率之间的关系。按照带电沙尘粒子的谱分布函数与前向散射振幅,提出了带电沙尘暴对光量子信号的消光衰减表达式。在其中,首次将带电粒子的荷质比这一表征粒子带电性的参量,考虑进运算。同时,还对全文进行了概括总结,并展望了量子卫星通信未来的发展,将多个量子卫星的星间切换考虑其中,最终实现全球广域量子网络。

关键词：星地量子链路大气带电粒子量子信道量子通信性能

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雷暴云背景下星地量子通信链路多参数融合寻优策略

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激光杂志 2023年第12期44卷 1-7页

作者：章博凯聂敏杨光张美玲孙爱晶裴昌幸西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室西安710071

为降低雷暴云对星地量子通信链路的影响,提出了一种基于多参数融合的星地量子通信链路切换策略。仿真分析了雷暴云中大气带电粒子浓度和观测高度对量子纠缠度、信道容量以及链路误码率之间的关系。将量子纠缠度、信道容量、链路误码率... 详细信息

为降低雷暴云对星地量子通信链路的影响,提出了一种基于多参数融合的星地量子通信链路切换策略。仿真分析了雷暴云中大气带电粒子浓度和观测高度对量子纠缠度、信道容量以及链路误码率之间的关系。将量子纠缠度、信道容量、链路误码率这三个参数进行加权并利用该加权因子的阈值来寻找当前时刻最优卫星接入星地量子通信链路中。仿真结果表明,使用参数加权融合因子来进行链路切换可以提高切换的成功率,并改善切换过程中掉话率高的问题。因此,采用参数加权融合因子来进行链路切换,对星地量子通信链路的可靠性有明显改善。

关键词：雷暴云大气带电粒子星地链路参数加权卫星切换

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雷暴云对星地量子链路性能的影响及参数仿真

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通信学报 2017年第5期38卷 31-38页

作者：聂敏石力杨光裴昌幸西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121 西北工业大学电子信息学院陕西西安710072 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室陕西西安710071

为了研究雷暴云对星地量子链路信道的影响,根据雷暴云中大气带电粒子的消光截面与数目浓度分布函数,得到了粒子浓度、电荷密度与链路衰减系数的关系。建立了粒子浓度、电荷密度与信道容量、信道平均保真度、信道生存函数和量子密钥分发... 详细信息

为了研究雷暴云对星地量子链路信道的影响,根据雷暴云中大气带电粒子的消光截面与数目浓度分布函数,得到了粒子浓度、电荷密度与链路衰减系数的关系。建立了粒子浓度、电荷密度与信道容量、信道平均保真度、信道生存函数和量子密钥分发系统误码率之间的关系。仿真结果表明,雷暴云对星地量子链路性能有显著的影响。所以,应根据雷暴云的预报情况,自适应调整量子卫星通信系统的各项参数,以提高星地链路的可靠性。

关键词：星地量子链路雷暴云大气带电粒子电荷密度退极化信道

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