一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统，应用于CV

【技术实现步骤摘要】
一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统


[0001]本专利技术涉及量子密钥领域，特别涉及一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统。

技术介绍

[0002]随着量子计算机技术的发展，基于计算复杂度的经典密码体系存在巨大的安全隐患。量子密钥分发技术基于量子力学基本原理，具备可证安全性，能有效抵御量子计算破译攻击，引起了广泛的关注和研究。量子密钥分发技术主要分为离散变量和连续变量两大类技术体制。其中，连续变量量子密钥分发(Continuous Variable Quantum Key Distribution，CV
‑
QKD)采用量子光场的正则分量作为密钥信息的载体，不需要单光子产生和探测器件，大部分器件与经典相干光通信通用，具备安全码率高和易集成等潜在优势，极具发展前景。
[0003]对于CV
‑
QKD系统，发送端调制的准确性严重影响系统的核心指标
‑
安全码率。然而，由于数模转换器(DAC)、放大器以及调制器等器件的不可避免的不完美性，会对最终输出信号引入各种线性和非线性噪声，导致发送端希望调制的信号和实际发送的信号之间存在失真，影响系统性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的线性和非线性失真问题，提供了一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统。通过在发送端DAC之前增加预失真单元，抵消后续DAC、放大器以及调制器等器件不完美性引入的线性和非线性影响，可有效提升CV
‑
QKD系统的性能。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统，应用于CV
‑
QKD发送端，包括：
[0006]光源产生模块，输出光信号至调制模块；
[0007]调制模块，接收数模转换输入的电信号，对光信号进行调制，输出调制后的光信号至分光与衰减模块；
[0008]分光与衰减模块，将调制后的光信号进行分光，一部分经衰减后作为最终输出，另一部分作为反馈信号进入探测模块；
[0009]探测模块，对接收的反馈信号进行探测和滤波，得到模拟信号并传递至模数转换模块；
[0010]模数转换模块，将接收的模拟信号转换为数字信号z，并传递至开环数字预失真模块；
[0011]原始数据产生模块，产生需要调制的数字信号x，并传递至开环数字预失真模块；
[0012]开环数字预失真模块，根据数字信号z与数字信号x进行预失真处理，得到数字信号y并传递至数模转换模块；
[0013]数模转换模块，将数字信号y转换为电信号，并传递至调制模块；
[0014]其中，开环数字预失真模块中，将输出的数字信号y反馈，与输入的数字信号z同时计算预失真参数，通过该预失真参数进行预失真处理。
[0015]进一步的，所述开环数字预失真模块包括：
[0016]预失真实施单元，通过预失真模型参数计算单元计算得到的参数对数字信号x预失真处理得到数字信号y，数字信号y一方面输出至数模转换模块，另一方面同时反馈至数字预处理单元；
[0017]数据预处理单元，接收数字信号x、数字信号y、数字信号z依次进行延时补偿、增益补偿、固定相位补偿、相位噪声补偿，得到处理后的数字信号y0、z0并输出至预失真模型参数计算单元；
[0018]预失真模型参数计算单元，根据处理后的数字信号y0、z0计算预失真参数，输出至预失真实施单元。
[0019]进一步的，所述预失真实施单元中计算模型为y＝f(x,{a
i
}),其中，f(x,{a
i
})为以x时间序列为变量的各种线性和非线性函数，{a
i
}为相应的模型参数；
[0020]在该计算模型只与当前数据有关时，具体形式为：令则，y(n)＝AΨ
T
{x(n)}；其中，A＝[a1,a2,....,a
M
]为预失真参数，
[0021]在该计算模型与过去数据有关时，具体形式为：
[0022]令
[0023]i＝q*K+k，M＝(Q+1)*K，则y(n)＝AΨ
T
{x(n)}，其中，A＝[a1,a2,....,a
M
]为预失真参数，
[0024]进一步的，预失真模型参数计算单元的计算过程为：将参数计算转换为最小二乘问题的求解，根据最小方差估计得到预失真参数估计结果，最后采用迭代的方式完成预失真参数的计算。
[0025]进一步的，将参数计算转换为最小二乘问题的求解具体为：
[0026][0027]其中，e1(n)＝f(z0(n),{a
i
})
‑
y0(n)为误差值，ΔA＝[Δa1,Δa2,....,Δa
M
]为待定参数。
[0028]进一步的，所述预失真参数估计结果：
[0029]ΔA＝E1*Z
T
(Z*Z
T
)
‑1[0030]其中，E1＝[e1(1),e1(2),...,e1(N)]为误差值组成的向量，Z
T
为Z的转置；
[0031]Z＝[Ψ
T
{z0(1)},Ψ
T
{z0(2)},...,Ψ
T
{z0(N)}]。
[0032]进一步的，所述迭代具体过程为：
[0033]A
p+1
＝A
p
‑
λ*ΔA
[0034]其中，p为迭代次数，λ为迭代因子。
[0035]进一步的，原始数据产生模块产生的数据采用高斯调制、离散调制等协议生成。
[0036]进一步的，所述调制模块采用IQ调制、振幅调制、相位调制任意一种调制方式。
[0037]与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：可有效解决发送端的失真问题，降低由于失真带来的过量噪声，提升系统的安全码率，增加安全传输距离。主要解决了QKD系统发送端的失真问题，不仅仅适用于基于相干态的CV
‑
QKD系统，也适用于且不限于基于压缩态的CV
‑
QKD系统、测量无关CV
‑
QKD系统、光源无关CV
‑
QKD系统等。
附图说明
[0038]图1为本专利技术提出的基于开环数字预失真的信号失真控制系统示意图。
[0039]图2为本专利技术提出的开环数字预失真模块示意图。
具体实施方式
[0040]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0041]为了抵消后续DAC、放大器以及调制器等器件不完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于开环数字预失真的信号失真控制系统，其特征在于，应用于CV
‑
QKD发送端，包括：光源产生模块，输出光信号至调制模块；调制模块，接收数模转换输入的电信号，对光信号进行调制，输出调制后的光信号至分光与衰减模块；分光与衰减模块，将调制后的光信号进行分光，一部分经衰减后作为最终输出，另一部分作为反馈信号进入探测模块；探测模块，对接收的反馈信号进行探测和滤波，得到模拟信号并传递至模数转换模块；模数转换模块，将接收的模拟信号转换为数字信号z，并传递至开环数字预失真模块；原始数据产生模块，产生需要调制的数字信号x，并传递至开环数字预失真模块；开环数字预失真模块，根据数字信号z与数字信号x进行预失真处理，得到数字信号y并传递至数模转换模块；数模转换模块，将数字信号y转换为电信号，并传递至调制模块；其中，开环数字预失真模块中，将输出的数字信号y反馈至模块内部，与输入的数字信号z同时计算预失真参数，通过该预失真参数进行预失真处理。2.根据权利要求1所述的基于开环数字预失真的信号失真控制系统，其特征在于，所述开环数字预失真模块包括：预失真实施单元，通过预失真模型参数计算单元计算得到的参数对数字信号x预失真处理得到数字信号y，数字信号y一方面输出至数模转换模块，另一方面同时反馈至数字预处理单元；数据预处理单元，接收数字信号x、数字信号y、数字信号z依次进行延时补偿、增益补偿、固定相位补偿、相位噪声补偿，得到处理后的数字信号y0、z0并输出至预失真模型参数计算单元；预失真模型参数计算单元，根据处理后的数字信号y0、z0计算预失真参数，输出至预失真实施单元。3.根据权利要求2所述的基于开环数字预失真的信号失真控制系统，其特征在于，所述预失真实施单元中计算模型为y＝f(x,{a
i
}),其中，f(x,{a
i
})为以x时间序列为变量的各种线性和非线性函数，{a
i
}为相应的模型参数；在该计算模型只与当前数据有关时，具体形式为：令则，y(n)＝AΨ
T
{x(n)}；其中，A＝[a1,a2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，徐兵杰，马荔，黄伟，王恒，杨杰，周创，罗钰杰，胡金龙，张帅，吴梅，张亮亮，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十研究所，
类型：发明
国别省市：