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基于偏振编码的单光子量子密钥分配(Quantum Key Distribution，QKD)是用量子偏振态携带密钥信息的一种绝对安全的密钥分配方式，其密钥安全性由量子不可克隆原理和测不准原理来保证。星地量子密钥分配是目前量子密钥分配研究的热点，能弥补光纤和地面自由空间量子密钥分配距离短的不足，对实现全球性的量子密钥分配网络具有重要意义。本文以星地量子密钥分配为背景，建立了LEO卫星与地面站之间的星地量子密钥通信链路模型，仿真分析了上行链路(星载接收机)和下行链路(地面接收机)的系统性能，为我国星地量子密钥分配试验的链路参数设计提供了有益建议。
本研究主要内容及创新性成果包括：首先，建立完整的星地量子密钥分配通信链路模型，给出链路总衰减和量子链路筛选码计算公式，并分别介绍影响量子链路通信效率的各因素模型。然后，根据星地量子密钥分配通信链路模型，分析导致量子误码的主要因素及其对误码率贡献的理论模型，并给出星地量子密钥分配系统误码率的理论模型。最后，根据具体工程参数，分别计算上行链路和下行链路的链路衰减，并仿真分析上行链路以及下行链路的系统性能。在此基础上，对影响上行链路系统性能的主要因素进行理论研究和优化分析，并对参数优化后的链路系统性能进行仿真分析。