不同海面风速对量子卫星星舰通信性能的影响*

聂敏 张帆† 杨光2) 张美玲 孙爱晶 裴昌幸

1) (西安邮电大学, 通信与信息工程学院, 西安 710121)

2) (西北工业大学, 电子信息工程学院, 西安 710072)

3) (西安电子科技大学, 综合业务网国家重点实验室, 西安 710071)

量子卫星星舰通信是量子保密通信的重要应用场景之一, 在海面上, 由于不同风速所引起的气溶胶粒子浓度发生剧烈变化, 而气溶胶粒子浓度的剧变, 必然导致星舰量子链路性能的剧烈衰减.然而, 有关不同海面风速与量子卫星星舰通信信道参数关系的研究, 迄今尚未展开.本文根据海面风速与气溶胶的Gras 模型, 分别建立了风速与星舰量子信道误码率、信道容量和信道平均保真度的定量关系.仿真结果表明, 当风速分别为4 m/s 和20 m/s 时, 海洋大气信道误码率、信道容量、信道平均保真度分别依次为4.62 × 10–3 和4.91 × 10–3、0.957 和0.65、0.999 和0.974.由此可见, 风速对海上量子通信性能有显著的影响.因此, 为了提高通信的可靠性, 应根据风速大小, 自适应调整系统的各项参数.

1 引 言

在远离大陆的海洋大气边界层中, 海洋型气溶胶一般包含两类: 海盐气溶胶和二次海洋气溶胶.海盐气溶胶又称为海盐飞沫, 在大气中滞留时间短, 由海风在海面引起的海浪飞溅而产生[1].文献[2]定量分析了恒定方向风对波罗的海的气溶胶粒子数浓度的影响, 为海洋大气循环的研究提供了科学依据.文献[3]分析了热带和亚热带太平洋海域中, 不同天气条件下的气溶胶粒子谱分布特征和新粒子的形成规律.

量子卫星星舰……