混合态信号的量子多用户检测技术研究

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量子通信是物理学与信息学交叉融合产生的新兴领域,其研究涉及到物理、计算机、通信、数学等多个学科。随着量子信息技术的发展,量子通信从点到点通信向量子网络通信发展。与经典通信相类似,量子多用户检测技术(QuantumMUD)也是解决量子多用户通信不可或缺的技术之一。   量子检测是量子信息获取的必要手段。本文首先研究无噪情况下的量子检测:通过理论分析和公式推导,获得了无噪情况下的最优检测和光子计数检测的检测错误性能曲线。其次,分析含背景噪声的量子态信号,并以准经典检测算法对含噪量子信号进行检测,结果表明准经典检测在一定的条件下能够符合实际的量子检测。   量子信息的传递总是受噪声的影响,信道噪声对输入量子态的作用可以认为是一种含背景噪声的量子态。本文在离散相干态近似算法模型的基础上,给出了一种检测这种含噪量子态的方法。以二进制“开关键控”(OOK)信号为例,通过理论和公式的推导,获得含噪信号的量子检测的性能曲线,并对不同程度下的近似性能进行分析,结果表明,随着噪声的减小或者离散近似程度的提高,检测性能将会提高,检测错误概率会变小。   在此基础上,将含背景噪声的量子态信号检测推广到三元信号和四元信号,进一步研究含噪情况下的多元信号的量子检测的性能和理论结果。在含噪的四元信号的量子检测中,引入码间干扰,研究两个用户分别发送BPSK信号的多用户量子检测过程。利用离散相干态近似的方法,结合四元信号的量子检测,得到在不同的噪声和离散相干态近似的条件下,含噪信号的量子多用户检测的性能曲线。通过分析和比较仿真结果,表明该检测算法能够应用到量子多用户检测中去,在不同噪声条件下都能获得较小的检测错误概率,是一种可行量子多用户检测方案。
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