量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法及系统，包括:获取同步帧步骤：在发送端选取预定帧长的连续变量量子信号作为同步帧；计算接收端样值特征步骤：根据接收端收到的连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取接收端样值特征；确定同步位步骤：将接收端样值特征和同步帧的特征作汉明距离比较，确定同步位；所述连续变量量子信号为密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。本发明专利技术实现了可抗相位漂移的同步，又减小了计算量，既可以运行在调制生成同步帧的同步方案中，又可以用于被动态等不方便调制的同步方案中，同时，在低信噪比的环境下，也可以成功同步。

Non-special Frame Bit Frame Synchronization Method and System for Quantum Key Distribution System

【技术实现步骤摘要】
量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法及系统
本专利技术涉及非特殊帧位帧同步方法领域，具体地，涉及一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法及系统，尤其涉及一种量子密钥分发系统抗相位漂移的位帧同步方法。
技术介绍
随着信息技术的发展以及计算机计算能力的增加，追求更安全高效的通信的要求与日俱增。连续变量量子密钥分发技术是利用量子力学基本原理，在物理上保证通信的无条件安全性的一种通信方式，相比于离散变量量子密钥分发技术，能更高效的进行通信，并方便与传统光通信对接。目前连续变量量子密钥分发吸引了世界上许多研究机构对其理论和应用技术进行了深入的研究，基于这些优点，连续变量量子密钥分发技术得到了广泛的关注。连续变量量子密钥分发技术需要进行长距离通信，并且传输的光信号微弱，在接收端接收到的量子信号微弱，出于安全性考虑不宜放大，这些特性给接收端找到信号的起始位置(同步)造成了困难。从接收到密钥协商，密性放大等后处理过程，需要正确的位帧同步，否则难以保证获取密钥的正确性。所以位帧同步技术在连续变量量子密钥分发技术中显得尤为重要。传统的一种解决方案是使用插入设计好的同步帧的方案，即在量子信号前添加一段设计好的同步信号，使接收端能够采用计算相关或其他算法来获取同步信息。但是这种方案给系统增加了不少复杂性，需要增加额外的调制器生成特定的同步帧，增加了系统搭建的成本。同时，计算相关的算法需要计算大量的乘法，计算量较大。专利文献CN104780035B公开了一种量子密钥分发系统位帧同步方法，包括步骤如下:步骤A：构造同步帧:在发送端随机构造与分发的连续变量同分布的同步帧，在构造同步帧的过程中，需要同步帧添加相位信息，使得信道中的相位漂移不会造成所有同步帧数据的幅度削减，保证同步过程能够在不同的信道相位漂移值下工作；步骤B：计算同步位:接收方在接收到信号后，构造和发送端相同的同步帧，并随之构造与同步帧相差固定相位的辅助同步帧，通过将所构造的同步帧与接收信号逐位进行相关操作，即可在相关值达到最大值并超过同步判决门限时确定数据的起始点；所述连续变量为密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号；所构造的同步帧信号同时包含幅度和相位分量，从而能够在信道中对信道的相位漂移做出感应；所述幅度分量和相位分量，是指量子信道中传输的量子态在希尔伯特空间中极坐标表示下的两个分量。该方法使用插入设计好的同步帧的方案，即在量子信号前添加一段设计好的同步信号，使接收端能够采用计算相关或其他算法来获取同步信息。但是这种方案给系统增加了不少复杂性，需要增加额外的调制器生成特定的同步帧，增加了系统搭建的成本。同时，计算相关的算法需要计算大量的乘法，计算量较大。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法及系统。根据本专利技术提供的一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，包括:获取同步帧步骤：在发送端选取预定帧长的连续变量量子信号作为同步帧；计算接收端样值特征步骤：根据接收端收到的连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取接收端样值特征；确定同步位步骤：将接收端样值特征和同步帧特征作汉明距离比较，确定同步位；所述连续变量量子信号为密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。优选地，所述获取同步帧步骤包括：发送端计算增量标记步骤：根据发送端连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取发送端增量标记；第二获取同步帧步骤：选取发送端增量标记中0和1含量相等或者近似相等、分布均匀的连续多个值作为同步帧，其中，所述近似相等是指近似度大于设定的近似度阈值。优选地，所述计算接收端样值特征步骤包括：计算接收端增量标记步骤：对接收端接收到的连续变量量子信号的每一位，计算接收端增量标记；所述确定同步位步骤包括：第二确定同部位步骤：以接收端增量标记的当前位为中心的连续多个标记作为接收端样值特征，将接收端的X分量变换后的接收端样值特征分别与发送端的X或P分量变换后的同步帧特征做汉明距离比较，将接收端的X分量变换后的接收端样值特征分别与发送端X或P分量变换后的同步帧特征的取反做汉明距离比较，确定同步位。优选地，所述发送端计算增量标记步骤包括：发送端阈值比较步骤：根据发送端连续变量量子信号当前位置前的多个值的和减去发送端连续变量量子信号当前位置后的多个值的和，或者用发送端连续变量量子信号当前位置后的多个值的和减去发送端连续变量量子信号当前位置前的多个值的和，获取发送端待比较参数；分配发送端增量标记步骤：比较发送端待比较参数与阈值，为发送端连续变量量子信号当前位置分配发送端增量标记0或者发送端增量标记1作为所述同步帧特征。优选地，接收端计算增量标记步骤包括：接收端阈值比较步骤：根据接收端连续变量量子信号的当前位置前的多个值的和减去当前位置后的多个值的和或者用接收端连续变量量子信号的当前位置后的多个值的和减去当前位置前的多个值的和，获取接收端待比较参数；接收端分配增量标记步骤：比较接收端待比较参数与阈值，为接收端连续变量量子信号当前位置分配接收端增量标记0或者接收端增量标记1作为所述接收端样值特征；作为所述接收端样值特征的连续多个标记的长度与同步帧特征的长度一致。根据本专利技术提供的一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步系统，包括:获取同步帧模块：在发送端选取预定帧长的连续变量量子信号作为同步帧；计算接收端样值特征模块：根据接收端收到的连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取接收端样值特征；确定同步位模块：将接收端样值特征和同步帧特征作汉明距离比较，确定同步位；所述连续变量量子信号为密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。优选地，所述获取同步帧模块包括：发送端计算增量标记模块：根据发送端连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取发送端增量标记；第二获取同步帧模块：选取发送端增量标记中0和1含量相等或者近似相等、分布均匀的连续多个值作为同步帧，其中，所述近似相等是指近似度大于设定的近似度阈值。优选地，所述计算接收端样值特征模块包括：计算接收端增量标记模块：对接收端接收到的连续变量量子信号的每一位，计算接收端增量标记；所述确定同步位模块包括：第二确定同部位模块：以接收端增量标记的当前位为中心的连续多个标记作为接收端样值特征，将接收端的X分量变换后的接收端样值特征分别与发送端的X或P分量变换后的同步帧特征做汉明距离比较，将接收端的X分量变换后的接收端样值特征分别与发送端X或P分量变换后的同步帧特征的取反做汉明距离比较，确定同步位。优选地，所述发送端计算增量标记模块包括：发送端阈值比较模块：根据发送端连续变量量子信号当前位置前的多个值的和减去发送端连续变量量子信号当前位置后的多个值的和，或者用发送端连续变量量子信号当前位置后的多个值的和减去发送端连续变量量子信号当前位置前的多个值的和，获取发送端待比较参数；分配发送端增量标记模块：比较发送端待比较参数与阈值，为发送端连续变量量子信号当前位置分配发送端增量标记0或者发送端增量标记1作为所述同步帧特征。优选地，接收端计算增量标记模块包括：接收端阈值比较模块：根据接收端连续变量量子信号的当前位置前的多个值的和减去当前位置后的多个值的和或者用接收端连续变量量子信号的当前位置后的多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，其特征在于，包括:获取同步帧步骤：在发送端选取预定帧长的连续变量量子信号作为同步帧；计算接收端样值特征步骤：根据接收端收到的连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取接收端样值特征；确定同步位步骤：将接收端样值特征和同步帧特征作汉明距离比较，确定同步位；所述连续变量量子信号为密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，其特征在于，包括:获取同步帧步骤：在发送端选取预定帧长的连续变量量子信号作为同步帧；计算接收端样值特征步骤：根据接收端收到的连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取接收端样值特征；确定同步位步骤：将接收端样值特征和同步帧特征作汉明距离比较，确定同步位；所述连续变量量子信号为密钥分发系统通过量子信道传输的取值连续的信号。2.根据权利要求1所述的量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，其特征在于，所述获取同步帧步骤包括：发送端计算增量标记步骤：根据发送端连续变量量子信号的正交分量X或P的每一样值，获取发送端增量标记；第二获取同步帧步骤：选取发送端增量标记中0和1含量相等或者近似相等、分布均匀的连续多个值作为同步帧，其中，所述近似相等是指近似度大于设定的近似度阈值。3.根据权利要求2所述的量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，其特征在于，所述计算接收端样值特征步骤包括：计算接收端增量标记步骤：对接收端接收到的连续变量量子信号的每一位，计算接收端增量标记；所述确定同步位步骤包括：第二确定同部位步骤：以接收端增量标记的当前位为中心的连续多个标记作为接收端样值特征，将接收端的X分量变换后的接收端样值特征分别与发送端的X或P分量变换后的同步帧特征做汉明距离比较，将接收端的X分量变换后的接收端样值特征分别与发送端X或P分量变换后的同步帧特征的取反做汉明距离比较，确定同步位。4.根据权利要求2所述的量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，其特征在于，所述发送端计算增量标记步骤包括：发送端阈值比较步骤：根据发送端连续变量量子信号当前位置前的多个值的和减去发送端连续变量量子信号当前位置后的多个值的和，或者用发送端连续变量量子信号当前位置后的多个值的和减去发送端连续变量量子信号当前位置前的多个值的和，获取发送端待比较参数；分配发送端增量标记步骤：比较发送端待比较参数与阈值，为发送端连续变量量子信号当前位置分配发送端增量标记0或者发送端增量标记1作为所述同步帧特征。5.根据权利要求3所述的量子密钥分发系统非特殊帧位帧同步方法，其特征在于，接收端计算增量标记步骤包括：接收端阈值比较步骤：根据接收端连续变量量子信号的当前位置前的多个值的和减去当前位置后的多个值的和或者用接收端连续变量量子信号的当前位置后的多个值的和减去当前位置前的多个值的和，获取接收端待比较参数；接收端分配增量标记步骤：比较接收端待比较参数与阈值，为接收端连续变量量子信号当前位置分配接收端增量标记0或者接收端增量标记1作为所述接收端样值特征；作为所述接收端样值特征的连续多个标记的长度与同步帧特征的长度一致。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，陈锐，曾贵华，
申请(专利权)人：上海循态信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31