大气环境影响下的量子卫星通信MIMO-QKD策略性能分析

摘要

为实现全球量子卫星通信，不仅要保证量子卫星在复杂大气信道中的通信性能，而且需要实现多地面站与量子卫星实时且同步通信。在昆虫复眼结构的基础上提出了量子卫星多输入多输出的量子密钥分发策略（MIMO-QKD），仿生复眼地面站通过多波长信号同时进行QKD来提升量子通信性能，并通过波段划分实现多地面站与量子卫星通信，且互不干扰。仿真结果表明，随着大气环境影响系数由0.1增加到1，信道容量减少到0.001 8，误码率增加到0.337 4。随着复眼容量由1增加到15，信道容量从0.054增加到0.814，误码率从0.239 4减少到0.026 6;由此可见，在复杂的大气信道环境影响下，基于昆虫复眼结构的量子卫星通信MIMOQKD策略可以明显改善量子卫星通信性能，根据相应的大气环境调整复眼容量从而保证量子密钥分发效率。