据接 收到的数据序列依次进行帖同步、位同步，从而使得发送端和接收端实现同步，进而实现同 步后数据的准确传输，使得连续变量量子密钥分发系统中数据传输具有一定的安全性，提 高了该系统内同步方法的可靠性。
[0045] 可选的，所述令发送端在数据符号中随机选取位置将同步头插入，构成数据序列， 将所述数据序列发送至接收端，其中所述同步头包括同步头1和同步头2,包括：
[0046] 在数据符号中随机选取位置插入同步头，构成数据序列，所述同步头包括同步头1 和同步头2,其中所述同步头1为63位的m序列，所述同步头2为127位的m序列，所述数 据符号为真随机数；
[0047] 通过幅度-相位调制器对所述数据序列的幅度和相位进行调制，得到满足高斯调 制相干态的调制数据序列；
[0048] 将所述调制数据序列发送至接收端。
[0049] 在实施中，发送端首先构造数据符号R，将同步头随机插入到数据符号R中的某个 位置，该里为了缩短后期的同步时间，一般来说将同步头插入到数据符号R的中部较为合 理，从而构成的数据序列如图2所示。
[0050] 其次，将构成的数据序列通过幅度-相位调制器对所述数据序列的幅度和相位进 行调制，具体的，将序列中的二进制元素1调制成幅度为Vi的电平，0调制成V2，Vi-V2=V。， V。是电光相位调制器的半波电压，即使前后两个脉冲相位相差180°所需的电压。该样可 W在接收端检测器很容易检测到脉冲幅度的变化。调制后的数据即为满足高斯调制的相干 态。调制后的数据序列结构示意图如图3所示，其中T。为一个码元持续时间。
[0化1] 在现有技术中W同步头作为序列开头的同步方式，攻击者很清楚同步头的位置， 便会对其发动攻击，一方面，攻击会扰乱同步头的数据信息，使接收端同步成功的概率大大 降低，另一方面，同步成功的概率降低时，攻击者可能会得到部分信息，该对量子保密通信 来说是非常不利的。在本步中构成数据序列时，通过把用于同步的同步头1和同步头2随 机的插入到数据符号R中，该样对于攻击者开说，由于并不清楚同步头的位置，攻击难度大 大提高，侧面反映出数据传输具有一定的安全性，提高了该同步方法的可靠性。
[0052] 可选的，所述令接收端接收所述数据序列，对所述数据序列进行抽样判决，得到判 决序列，包括：
[0053] 令接收端接收所述数据序列，将所述数据序列进行检测，并将所述数据序列恢复 为模拟的电信号；
[0054]对所述模拟的电信号结合判决阔值进行抽样判决，得到判决序列，所述判决序列 包括与所述同步头1对应的第一数据，W及与所述同步头2对应的第二数据。
[0055] 在实施中，令接收端接收数据序列，首先将数据序列恢复为模拟的电信号，之后进 行抽样判决，具体如下：
[0056] 将电信号中幅值大于0的信号判决为1，否则判决为0,判决后的序列由依次的 C&1)，C化2)化及R'组成，分别对应发送序列中的同步头1、同步头2和数据符号R，W便于 接下来进行帖同步检测W及位同步。
[0057] 可选的，所述在所述接收端的匹配滤波器中通过所述第一数据进行帖同步检测， 得到检测结果，当所述检测结果大于预设阔值时，生成位同步启动信号，包括：
[005引在匹配滤波器中存储有本地m序列，使用移位寄存器接收第一数据；
[0化9]在所述移位寄存器中，每读取所述第一数据中的一位子数据时，根据所述子数据 结合所述本地m序列进行相关运算，得到与所述子数据对应的相关值；
[0060]当所述相关值大于预设阔值时，判定帖同步检测成功，生成位同步启动信号。
[0061] 在实施中，进行帖同步检测是利用第一数据跟匹配滤波器中抽头的本地m序列进 行相关运算来判决检测效果。如图4所示，数字匹配滤波器中用一个63位的存储器存储本 地m序列，接收数据用一个63位的移位寄存器。当同步头1对应的C化1)输入进来时，每当 一个脉冲到来时，让序列在移位寄存器中移动一位，并进行一次相关运算。运算式如式1 ;
[00创
【主权项】
1. 一种用于连续变量量子密钥分发系统的位帧同步方法，其特征在于，所述用于连续 变量量子密钥分发系统的位帧同步方法包括： 令发送端在数据符号中随机选取位置将同步头插入，构成数据序列，将所述数据序列 发送至接收端，其中所述同步头包括同步头1和同步头2 ; 令接收端接收所述数据序列，对所述数据序列进行抽样判决，得到判决序列，其中所述 判决序列包括与所述同步头1对应的第一数据，以及与所述同步头2对应的第二数据； 在所述接收端的匹配滤波器中通过所述第一数据进行帧同步检测，得到检测结果，当 所述检测结果大于预设阈值时，生成位同步启动信号，触发下一步的位同步处理； 令所述接收端的本地m序列发生器生成本地m序列1和本地m序列2,结合所述第二数 据，使所述接收端的本地时钟发生器对所述本地m序列发生器进行调节，完成所述位同步 处理。
2. 根据权利要求1所述的用于连续变量量子密钥分发系统的位帧同步方法，其特征在 于，所述令发送端在数据符号中随机选取位置将同步头插入，构成数据序列，将所述数据序 列发送至接收端，其中所述同步头包括同步头1和同步头2,包括： 在数据符号中随机选取位置插入同步头，构成数据序列，所述同步头包括同步头1和 同步头2,其中所述同步头1为63位的m序列，所述同步头2为127位的m序列，所述数据 符号为真随机数； 通过幅度-相位调制器对所述数据序列的幅度和相位进行调制，得到满足高斯调制相 干态的调制数据序列； 将所述调制数据序列发送至接收端。
3. 根据权利要求1所述的用于连续变量量子密钥分发系统的位帧同步方法，其特征 在于，所述令接收端接收所述数据序列，对所述数据序列进行抽样判决，得到判决序列，包 括： 令接收端接收所述数据序列，将所述数据序列进行检测，并将所述数据序列恢复为模 拟的电信号； 对所述模拟的电信号结合判决阈值进行抽样判决，得到判决序列，所述判决序列包括 与所述同步头1对应的第一数据，以及与所述同步头2对应的第二数据。
4. 根据权利要求1所述的用于连续变量量子密钥分发系统的位帧同步方法，其特征在 于，所述在所述接收端的匹配滤波器中通过所述第一数据进行帧同步检测，得到检测结果， 当所述检测结果大于预设阈值时，生成位同步启动信号，包括： 在匹配滤波器中存储有本地m序列，使用移位寄存器接收第一数据； 在所述移位寄存器中，每读取所述第一数据中的一位子数据时，根据所述子数据结合 所述本地m序列进行相关运算，得到与所述子数据对应的相关值； 当所述相关值大于预设阈值时，判定帧同步检测成功，生成位同步启动信号。
5. 根据权利要求1所述的用于连续变量量子密钥分发系统的位帧同步方法，其特征在 于，所述令所述接收端的本地m序列发生器生成本地m序列1和本地m序列2,结合所述第 二数据，使所述接收端的本地时钟发生器对所述本地m序列发生器进行调节，完成所述位 同步处理，包括： 令接收端的本地m序列发生器生成本地m序列1和本地m序列2,所述本地m序列1相 对于标准时间超前1/N△时刻，所述本地m序列2相对于所述标准时间滞后1/N△时刻，其 中N根据实际情况进行调整； 令第二数据分别与所述本地m序列1和所述本地m序列2进行相关运算，分别得到与 所述本地m序列1对应的第一相关值和与所述本地m序列2对应的第二相关值，进而得到 所述第一相关值和所述第二相关值的差值； 将所述差值发送至所述接收端的本地时钟发生器，令所述本地时钟发生器生成与所述 第二数据格式相同的测试序列，根据所述差值和所述测试序列，对所述本地m序列发生器 生成序列的相位进行调整，进而使得所述接收端与所述发送端达到同步。
【专利摘要】本发明公开了一种用于连续变量量子密钥分发系统的位帧同步方法，属于数据传输领域。所述发明包括令发送端在数据符号中随机选取位置将同步头插入，构成数据序列，令接收端接收数据序列，对数据序列进行抽样判决，在接收端的匹配滤波器中通过所述第一数据进行帧同步检测，令接收端的本地时钟发生器对所述本地m序列发生器进行同步处理。本发明通过令发送端将同步头随机插入数据符号中构成用于发送至接收端的数据序列，进而令接收端根据接收到的数据序列依次进行帧同步、位同步，从而使得发送端和接收端实现同步，进而实现同步后数据的准确传输，使得连续变量量子密钥分发系统中数据传输具有一定的安全性，提高了该系统内同步方法的可靠性。
【IPC分类】H04L9-08, H04L27-26
【公开号】CN104821872
【申请号】CN201510131792
【发明人】彭进业, 曾贵华, 方双红, 黄鹏, 刘璐, 曹正文, 林大凯, 黄端, 刘维琪, 唐文哲
【申请人】西北大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月24日