通信技术论文范文篇二
浅析量子通信技术
【摘要】量子通信作为既新鲜又古老的话题，它具有严格的信息传输特性，目前已经取得突破性进展，被通信领域和官方机构广泛关注。本文结合量子，对量子通信技术以及发展进行了简单的探讨。
【关键词】量子;通信;技术;发展
对量子信息进行研究是将量子力学作为研究基础，根据量子并行、纠缠以及不可克隆特性，探索量子编码、计算、传输的可能性，以新途径、思路、概念打破原有的芯片极限。从本质来说：量子信息是在量子物理观念上引发的效应。它的优势完全来源于量子并行，量子纠缠中的相干叠加为量子通讯提供了依据，量子密码更多的取决于波包塌缩。理论上，量子通信能够实现通信过程，最初是通过光纤实现的，由于光纤会受到自身与地理条件限制，不能实现远距离通信，所以不利于全球化。到1993年，隐形传输方式被提出，通过创建脱离实物的量子通信，用量子态进行信息传输，这就是原则上不能破译的技术。但是，我们应该看到，受环境噪声影响，量子纠缠会随着传输距离的拉长效果变差。
一、量子通信技术
(一)量子通信定义
到目前为止，量子通信依然没有准确的定义。从物力角度来看，它可以被理解为物力权限下，通过量子效应进行性能较高的通信;从信息学来看，量子通信是在量子力学原理以及量子隐形传输中的特有属性，或者利用量子测量完成信息传输的过程。
从量子基本理论来看，量子态是质子、中子、原子等粒子的具体状态，可以代表粒子旋转、能量、磁场和物理特性，它包含量子测不准原理和量子纠缠，同时也是现代物理学的重点。量子纠缠是来源一致的一对微观粒子在量子力学中的纠缠关系，同时这也是通过量子进行密码传递的基础。Heisenberg测不准原理作为力学基本原理，是同一时刻用相同精度对量子动量以及位置的测量，但是只能精确测定其中的一样结果。
(二)量子通信原理
量子通信素来具有速度快、容量大、保密性好等特征，它的过程就是量子力学原理的展现。从最典型的通信系统来说具体包含：量子态、量子测量容器与通道，拥有量子效应的有：原子、电子、光子等，它们都可以作为量子通信的信号。在这过程中，由于光信号拥有一定的传输性，所以常说的量子通信都是量子光通信。分发单光子作为实施量子通信空间的依据，利用空间技术能够实现空间量子的全球化通信，并且克服空间链路造成的距离局限。
利用纠缠量子中的隐形量子传输技术作为未来量子通信的核心，它的工作原理是：利用量子力学，由两个光子构成纠缠光子，不管它们在宇宙中距离多远，都不能分割状态。如果只是单独测量一个光子情况，可能会得到完全随机的测量结果;如果利用海森堡的测不准原理进行测量，只要测量一个光子状态，纵使它已经发生变化，另一个光子也会出现类似的变化，也就是塌缩。根据这一研究成果，Alice利用随机比特，随机转换已有的量子传输状态，在多次传输中，接受者利用量子信道接收;在对每个光子进行测量时，同时也随机改变了自己的基，一旦两人的基一样，一对互补随机数也就产生。如果此时窃听者窃听，就会破坏纠缠光子对，Alice与Bob也就发觉，所以运用这种方式进行通信是安全的。
(三)量子密码技术
从Heisenberg测不准原理我们可以知道，窃听不可能得到有效信息，与此同时，窃听量子信号也将会留下痕迹，让通信方察觉。密码技术通过这一原理判别是否存在有人窃取密码信息，保障密码安全。而密钥分配的基本原理则来源于偏振，在任意时刻，光子的偏振方向都拥有一定的随机性，所以需要在纠缠光子间分设偏振片。如果光子偏振片与偏振方向夹角较小时，通过滤光器偏振的几率很大，反之偏小。尤其是夹角为90度时，概率为0;夹角为45度时，概率是0.5，夹角是0度时，概率就是1;然后利用公开渠道告诉对方旋转方式，将检测到的光子标记为1，没有检测到的填写0，而双方都能记录的二进制数列就是密码。对于半路监听的情况，在设置偏振片的同时，偏振方向的改变，这样就会让接受者与发送者数列出现差距。
(四)量子通信的安全性
从典型的数字通信来说：对信息逐比特，并且完全加密保护，这才是实质上的安全通信。但是它不能完全保障信息安全，在长度有限的密文理论中，经不住穷举法影响。同时，伪随机码的周期性，在重复使用密钥时，理论上能够被解码，只是周期越长，解码破译难度就会越大。如果将长度有限的随机码视为密钥，长期使用虽然也会具有周期特征，但是不能确保安全性。
从传统的通信保密系统来看，使用的是线路加密与终端加密整合的方式对其保护。电话保密网，是在话音终端上利用信息通信进行加密保护，而工作密钥则是伪随机码。
二、量子通信应用与发展
和传统通信相比，量子通信具有很多优势，它具有良好的抗干扰能力，并且不需要传统信道，量子密码安全性很高，一般不能被破译，线路时延接近0，所以具有很快的传输速度。目前，量子通信已经引起很多军方和国家政府的关注。因为它能建立起无法破译的系统，所以一直是日本、欧盟、美国科研机构发展与研究的内容。
在城域通信分发与生成系统中，通过互联量子路由器，不仅能为任意量子密码机构成量子密码，还能为成对通信保密机利用，它既能用于逐比特加密，也能非实时应用。在严格的专网安全通信中，通过以量子分发系统和密钥为支撑，在城域范畴，任何两个用户都能实现逐比特密钥量子加密通信，最后形成安全性有保障的通信系统。在广域高的通信网络中，受传输信道中的长度限制，它不可能直接创建出广域的通信网络。如果分段利用量子密钥进行实时加密，就能形成安全级别较高的广域通信。它的缺点是，不能全程端与端的加密，加密节点信息需要落地，所以存在安全隐患。目前，随着空间光信道量子通信的成熟，在天基平台建立好后，就能实施范围覆盖，从而拓展量子信道传输。在这过程中，一旦量子中继与存储取得突破，就能进一步拉长量子信道的输送距离，并且运用到更宽的领域。例如：在�潜安全系统中，深海潜艇与岸基指挥一直是公认的世界难题，只有运用甚长波进行系统通信，才能实现几百米水下通信，如果只是使用传统的加密方式，很难保障安全性，而利用量子隐形和存储将成为开辟潜通的新途径。
三、结束语
量子技术的应用与发展，作为现代科学与物理学的进步标志之一，它对人类发展以及科学建设都具有重要作用。因此，在实际工作中，必须充分利用通信技术，整合国内外发展经验，从各方面推进量子通信技术发展。
参考文献
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中国移动通信市场发展与3G应用前景
移动通信事业的飞速发展
回顾我国移动电话10多年的发展历程，可以看出，中国的移动通信发展史是超常规的发展史。自1987年中国电信开始开办移动电话业务以来到1993年用户增长速度均在200%以上，从1994年移动用户规模超过百万大关，移动电话用户数每年几乎比前一年翻一番。1997年7月17日，我国移动电话第1000万个用户在江苏南京诞生，意味着中国移动电话用10年时间所发展的用户数超过了固定电话110年的发展历程。2001年8月，中国的移动通信用户数超过美国跃居为世界第一位。2003年底移动电话用户总数已达到2.69亿户，普及率为20.8%。而在2002年底世界上已有10个国家的移动电话普及率超过83%。其中，英国为84.4%，意大利为92.65%，卢森堡为101.34%；当时，中国为16.09%。所以，我国移动通信业务尚具有巨大的发展潜力。
历史发展的新机遇
回顾我国移动通信发展的历程是第一代移动通信制式较多，有美国的AMPS，英国的TACS，北欧、日本的制式等。我国科技人员分析对比根据国情选用了TACS系统，购买国外设备建设移动通信网，设备制造厂也与外国公司合作生产(装配)了部分系统设备和手机。研究部门也研制了部分设备，但由于种种原因，都没有成为气候。到了第二代，国际上主要是GSM、CDMA两种制式。在建立第二代移动通信网之前，我国分别在嘉兴、天津进行了GSM、CDM的试验，测试了各种性能。由于GSM标准成熟较早，我国开始选用了GSM系统，后来联通公司又引进了CDMA统，在第二代移动通信建设中我国制定了较为完整的技术体制和标准系列，为第二代移动通信网络的发展提供了有利条件。与此同时，设备制造商如华为、中兴等公司也参与标准的制定工作，这样他们就推进了产品的开发生产，使我国民族产业在国内外市场占有一些比例。在制定第三代移动通信的标准时我国的相关领导和广大技术人员，明确认识到这是改变我国在移动通信业局面的重要机遇，组织相关技术人员积极参加3G标准制定工作，成立了IMT-2000RTT(无线传输技术)评估组，并先后向国际标准组织提出了具有自主知识产权的TD-SCDMA和LAS-CDMA。TD-SCDMA已成为国际上3G的三大主流标准之一，LAS-CDMA也成为3G国际标准组织的后备标准。设备制造厂商在积极参加标准制定的同时，努力开发产品，取得较好进展。尤其是中兴、华为开发的产品不仅在国内可以提供运营商使用，而且在国外也占有一定位置。
3G改变中国通信格局
关于3G的发展，三年前我国政府部门已确定了“冷静、稳妥、科学、求实”和“积极跟进，先行试验，培育市场，支持发展”的3G及3G产业发展的基本方针与原则。信息产业部于2002年出台了中国第三代移动通信系统的频率规划，时分双工获得了55 100=155MHz的频谱，FDD获得了120 60 (170)=180～C350MHz的频谱。这充分体现了我国政府对具有自主知识产权的时分双工标准体制的重视与支持。
根据政府确定的基本方针与原则，2001年6月22日信息产业部成立3G技术试验专家组(3GTEG)，负责实施3G技术试验，专家组由来自国内的运营、设备制造和科研院校的专家组成。信息产业部六个司局组成3G领导小组。试验工作分两个阶段进行：第一阶段，在MTNet(移动通信实验网)进行；第二阶段，在运营商网络和MTNet进行。截止2003年底，已对WCDMA，TD-SCDMA，2GHzCDMA20001x完成了第一阶段试验工作，结论是系统基本成熟，终端尚存在一定问题需要改进。2004年进行第二阶段试验。
国际电联ITU-R在1985年，就开始研究第三代移动通信的技术和标准。其目标是统一全球移动通信标准和频段，实现全球漫游，提高移动通信的频谱利用率及数据传输速率，满足多媒体业务的需求。1998年，国际电联ITU向全世界征集第三代移动通信世界标准草案，共征集了来自美、欧、中、日、韩等国家和地区的16种3GRTT(第三代移动通信无线传输技术)标准提案。在提案评审和筛选过程中，国际电联根据对3G标准的要求，对3G标准提案进行了长达两年的评估、仿真、融合、关键参数的确定工作，通过了包括中国提案在内的5个无线传输的技术规范。目前，国际上共认的3G主流标准有3个，分别是欧洲阵营的WCDMA、美国高通的CDMA2000和中国大唐的TD-SCDMA。
答案补充
三种标准一经确定，就展开激烈的争夺战。这三种技术标准都各有自己的特点。作为中国大唐设计的TD-SCDMA标准，具有多项明显优势的特色技术。采用TDD模式，收发使用同一频段的不同时隙，加之采用1.28Mb／s的低码片速率，只需占用单一的1.6M频带宽度，就可传送2Mb／s的数据业务。该标准是目前世界上唯一采用智能天线的第三代移动通信系统。智能天线的采用，可有效的提高天线的增益。它特别适合于用户密度较高的城市及近郊地区，非常适用于中国国情。
2004年下半年至2005年，将是决定中国3G商用启动的重要时期。随着3G商用的日益临近，国内几大运营商首先应考虑如何针对自己既有的固定和移动网络与核心网络平台、核心业务能力，在取得3G运营执照后能按NGN演进发展的思路，拿出快速应对3G或3G演进发展业务及所谓全业务竞争的有效务实对策，并以市场需求驱动为导向，通过细分市场开发对用户更有吸引力的应用。一旦发放新牌照，市场格局必将重新划分，几大运营商的竞争将更为激烈，同时，必会因建设新网络而掀起新的投资高潮，设备制造商将成为最大的受益者。
答案补充
一旦3G启动，整个通信行业的产业链会高速旋转起来，我国通信设备制造业将由此实现第三次突破。
具体说来，3G将改变现有的运营市场布局，改变市场结构，促进中国通信产业发展。从产业链其他环节的角度看，3G有利于培养出具有国际竞争力的IT企业。从宏观层面上看，3G是中国经济发展的历史性机遇。3G技术是未来信息技术的核心，通信产业是世界经济发展的领军力量，也是未来国与国之间经济竞争的重要部分。3G在我国经济发展中具有重要意义，抓住3G发展的历史性机遇，实现跨越式发展。作为拥有全球最大移动通信市场的中国，应抓住这一契机，提升我国通信产业的国际竞争力。
3G的来临，正是移动通信山雨欲来风满楼的时候，现在无法想像的科技产品会飞快地出现在我们身边，那时，手机不会再仅仅是你的个人通讯工具，相信它会成为你可靠的工作助手(上网、记事、制定工作计划、照相、录音、互动学习、电子商务、移动银行、)和有趣的娱乐伙伴(游戏、听MP3、音乐、看电影、体育赛事)，而它的形状也会有各种各样(手表、头戴式、分离式、笔式)以适应不同人群的要求，让我们共同期待移动通信创造的美好未来吧!
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