[發明專利]適用于量子隱形傳輸系統的信號恢復裝置及方法

有效

• 申請號: 201911313336.2
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110943786B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 霍美如;王慧芳;張淑娟;馬軍偉;張建亮;樊磊;屈蓓蓓;李晶;王美麗;閆蕾芳;江冰
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司信息通信分公司
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04J3/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

本發明涉及計算機領域，一種適用于量子隱形傳輸系統的信號恢復裝置，該裝置包括：與量子傳輸信道連接的分束器、分別與所述分束器連接的時鐘恢復模塊和平衡零拍探測器、與所述平衡零拍探測器連接的放大器、與所述放大器連接的分路器、與所述分路器連接的延時模塊、分別與所述時鐘恢復模塊和延時模塊連接的高速模數轉換器（ADC,Analog?to?Digital Converter）采樣模塊、FGPA（Field Programmable Gate Array）內部邏輯模塊。本發明還涉及一種適用于量子隱形傳輸系統的信號恢復方法。

技術領域

本發明涉及計算機領域，尤其涉及一種適用于量子隱形傳輸系統的信號恢復裝置及方法。

背景技術

量子通信已經被證明具有經典通信無法超越的優勢，例如量子通信具有高效率、高速度的特點，并且具有絕對安全性。量子隱形傳輸系統作為量子通信的重要元素以及基本架構，還可以作為一種量子中繼器，為構建量子通信網絡提供有力支撐，該傳輸方案可以推廣運用到電力等行業的重要業務的傳輸網絡中。

量子隱形傳輸系統在接收端采用平衡零拍探測器對信號進行光電轉化，為了保證信號的恢復精度需要使用高精度模數轉化器(ADC) 進行轉化，同時為了保證信號的保真度，需要使用高采樣率在高信號質量區間進行采樣。由于信號的保真度與量子隱形傳輸系統傳輸信息密切相關，能夠實時恢復高保真度的信號，成為量子隱形傳輸系統從實驗室走向實際應用的關鍵技術之一。

現有的量子隱形傳輸系統接收端信號的恢復技術采用示波器作為高速采集裝置，對平衡零拍探測器輸出的電信號進行采樣。整個采樣過程雖然可以使用示波器采用在線模式實時將數據高速采集，由于示波器在采樣精度方面有所限制，部分高精度示波器價格非常昂貴，很難在實際應用環境中實現數據的實時處理；在信號的數據處理方面，采樣得到的大量數據需在計算機上進行緩存，然后通過計算軟件做離線后處理，完成信號的恢復。由于對信號的恢復計算過程需要大量的信號數據，并且在計算過程中會也產生大量的中間數據，這必將對數據處理過程中的數據緩存容量和數據吞吐速率提出很大的要求，然而計算機和基于計算機的計算軟件在這方面很難達到，這樣在很大的程度上限制了量子隱形傳輸系統的實用化。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于量子隱形傳輸系統的信號恢復裝置及方法。

本發明所采用的技術方案是：一種適用于量子隱形傳輸系統的信號恢復裝置，該裝置包括：與量子傳輸信道連接的分束器、分別與所述分束器連接的時鐘恢復模塊和平衡零拍探測器、與所述平衡零拍探測器連接的放大器、與所述放大器連接的分路器、與所述分路器連接的延時模塊、分別與所述時鐘恢復模塊和延時模塊連接的高速 ADC(模數轉換器ADC,Analog-to-Digital Converter)采樣模塊、 FPGA(Field Programmable Gate Array)內部邏輯模塊，FPGA(Field Programmable Gate Array)內部邏輯模塊包括數據同步單元、與所述數據處理單元連接的數據監測單元、與所述數據監測單元連接的控制單元，所述控制單元分別與所述延時模塊和所述高速ADC采樣模塊連接，所述數據處理單元通過網口與控制室連接，所述平衡零拍探測器，用于對量子隱形傳輸系統輸出的振幅和位相信息進行探測，所述 FPGA用于通過控制所述高速ADC采樣模塊，實現對輸出的電信號采集,得到數據，并將數據回傳到FPGA內部，同時利用所述FPGA內部邏輯模塊搭建信號恢復算法進行實時數據處理和恢復。

進一步的，所述延時模塊包括多個延時單元，所述高速ADC采樣模塊包括與延時單元同樣多個ADC采樣單元，每個延時單元都與一個 ADC采樣單元一一對應連接，所述FPGA通過控制所述高速ADC采樣模塊的各個ADC采樣單元，實現對輸出的電信號的高速同步采集。

進一步的，所述高速ADC采樣模塊基于時分復用原理進行采樣，并結合延時模塊，將單個信號在一個ADC采樣單元采樣周期內進行多次采樣。

進一步的，所述信號恢復算法通過FPGA內部硬件資源實現。