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1、(10)申请公布号 CN 103782530 A (43)申请公布日 2014.05.07 CN 103782530 A (21)申请号 201280031030.8 (22)申请日 2012.06.22 1155537 2011.06.23 FR H04B 10/2581(2013.01) (71)申请人 矿区通信研究所 地址 法国巴黎 (72)发明人 萨米穆姆塔兹 加亚雷卡亚 - 本奥斯曼 伊夫贾维恩 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 余刚 吴孟秋 (54) 发明名称 用于在多模和 / 或多芯光纤上传输的系统 (57) 摘要 本发明涉及一种用于使。
2、用空时编码在多模和 / 或多芯光纤上传输的系统。将被发送的符号块 被编码成码矩阵的形式， 并且该矩阵的元素被用 于调制与光纤的不同传播模式或不同纤芯对应的 不同光束。在接收后， 每个所述光束被解调， 并且 所获得的判决变量被提供至估计发送的符号的空 时解码器。本发明利用了由光纤的模式或纤芯之 间的耦合所提供的分集的优势。借助光纤的传播 模式或纤芯通过在两个正交偏振和 / 或多个波长 上额外地使用调制能够进一步增加所述分集。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.12.23 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/062124 2012.06.22 。
3、(87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/175697 FR 2012.12.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 12 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书11页 附图12页 (10)申请公布号 CN 103782530 A CN 103782530 A 1/2 页 2 1. 一种用于弱多模光纤上的光学电信系统的发射机， 其特征在于， 所述发射机包括 ： - 编码器 （120） ， 被称为空时编码器， 将每个将被发送的符号块 d1,.,dM转化为码矩 阵， 所述矩阵的每个元素与所述弱多模光纤的使用时间。
4、和传播模式相关 ； - 多个调制器 （135-n） ， 分别与不同传播模式相关联， 每个调制器在使用时间期间借助 相应矩阵的元素调制激光束， 编码的所述矩阵的所述元素在所述调制器的上游预先经历了 OFDM 调制 ； - 由此被调制的每个光束被注入到所述弱多模光纤以根据独立模式在所述弱多模光纤 中传播。 2. 根据权利要求 1 所述的发射机， 其特征在于， 所述调制器形成多个对 （135-n， 136-n） ， 每对对应于所述弱多模光纤中的传播模式， 对中的第一调制器借助于所述码矩阵 中的第一个元素调制根据第一方向偏振的第一光束， 所述对中的第二调制器借助于所述码 矩阵中的第二元素调制根据正交于。
5、所述第一方向的第二方向偏振的第二光束， 第一和第二 被偏振并因此被调制的光束被结合 （137-n） 为生成光束， 所述生成光束被注入所述弱多模 光纤以根据独立模式在所述弱多模光纤中传播。 3. 根据权利要求 1 所述的发射机， 其特征在于， 所述调制器形成多个M 个组， 每组调制器与所述弱多模光纤的独立传播模式相关联， 相同组的所述调制器借助于所述码 矩阵的多个元素分别调制多个P 个独立波长的光束， 由所述调制器组由此调制的 光束被结合为生成光束， 所述生成光束被注入到所述光纤以根据与所述组相关联的所述传 播模式在所述光纤中传播。 4. 根据权利要求 3 所述的发射机， 其特征在于， 所述码矩。
6、阵是具有维度为 (P,MM) 的 并行 MIMO 信道的编码的矩阵。 5. 根据权利要求 1 所述的发射机， 其特征在于， 所述调制器形成多个组， 每组调制器与 所述弱多模光纤的独立传播模式相关联， 所述组分成与第一偏振方向对应的第一子组以及 与正交于第一方向的第二偏振方向对应的第二子组， 所述第一子组的调制器借助于所述码 矩阵的多个第一元素分别调制根据所述第一偏振方向偏振的独立波长的光束， 以及所述第 二子组的调制器借助于所述码矩阵的相同多个第二元素分别调制根据所述第二偏振方向 偏振的相同波长的光束， 相同组的所述光束被结合为一个生成光束并且所述生成光束被注 入到所述光纤内以根据与所述组相关。
7、联的所述传输播模式在所述光纤内传播。 6. 一种用于多芯光纤上的光学电信系统的发射机， 其特征在于， 所述发射机包括 ： - 编码器 （120） ， 被称为空时编码器， 将每个将被发送的符号块 d1,.,dM转化为码矩 阵， 所述矩阵的每个元素与所述多芯光纤的使用时间和纤芯相关 ； - 多个调制器 （135-1 至 135-N） ， 分别与不同的纤芯相关联， 每个调制器在使用时间期 间借助相应矩阵的元素调制激光束， 编码的所述矩阵的所述元素在所述调制器的上游预先 经历了 OFDM 调制 ； - 每个由此被调制的光束被注入到所述多芯光纤的独立纤芯。 7. 根据权利要求 6 所述的发射机， 其特征。
8、在于， 所述调制器形成多个对 （135-n， 136-n） ， 每对与所述多芯光纤的纤芯对应， 对中的第一调制器借助于所述码矩阵的第一元 素调制根据第一方向偏振的第一光束， 所述对中的第二调制器借助所述码矩阵的第二元素 调制根据正交于所述第一方向的第二方向偏振的第二光束， 然后第一和第二被偏振以及因 权 利 要 求 书 CN 103782530 A 2 2/2 页 3 此被调制的光束被结合 （137-n） 为一个生成光束并且所述生成光束被注入到所述多芯光纤 的独立纤芯。 8. 根据权利要求 6 所述的发射机， 其特征在于， 所述调制器形成多个组， 每组调制器与 所述多芯光纤的独立纤芯相关联， 。
9、相同组的所述调制器借助于所述码矩阵的多个元素分别 调制独立波长的光束， 由组内的所述调制器由此调制的所述光束被结合为生成光束并且所 述生成光束被注入到所述多芯光纤的独立纤芯。 9. 根据权利要求 6 所述的发射机， 其特征在于， 所述码矩阵是具有维度为 (P,MM) 的 并行 MIMO 信道的编码的矩阵。 10. 根据权利要求 6 所述的发射机， 其特征在于， 所述调制器形成多个组， 每组调制器 与所述弱多模光纤的独立纤芯相关联， 所述组分成与第一偏振方向对应的第一子组以及与 正交于第一方向的第二偏振方向对应的第二子组， 所述第一子组的所述调制器借助所述码 矩阵的多个元素分别调制根据所述第一偏。
10、振方向偏振的独立波长的光束， 以及所述第二子 组的所述调制器借助于所述码矩阵的相同多个第二元素分别调制根据所述第二偏振方向 偏振的相同波长的光束， 相同组的光束被结合为一个生成光束， 并且所述生成光束被注入 到所述多芯光纤的独立纤芯。 11. 根据前述权利要求中任一项所述的发射机， 其特征在于， 所述编码的所述矩阵是理 想码矩阵。 12.根据权利要求1至10中任一项所述的发射机， 其特征在于， 所述编码的所述矩阵是 银码矩阵。 13.根据权利要求1至10中任一项所述的发射机， 其特征在于， 所述编码的所述矩阵是 金码矩阵。 14. 根据权利要求 1 所述的发射机， 其特征在于， 所述编码的所述。
11、矩阵是异步空时码矩 阵。 15. 用于多模光纤上的光学电信系统的接收机， 所述接收机旨在接收根据权利要求 1 的所述发射机所发送的符号块， 其特征在于， 所述多个模式在所述光纤的输出端被空间解 复用， 由此被解复用的所述模式分别由多个解调器 （145-n） 解调， 解调器在所述光纤的每个 使用时间提供判决变量， 网格解码器 （160） 被适配为在所述光纤的多个使用期间接收所述 判决变量并由此推断所述块的符号估计， OFDM 解调被设置在所述网格解码器的下游。 16. 用于多芯光纤上的光学电信系统的接收机， 所述接收器旨在接收根据权利要求 6 的所述发射机所发送的符号块， 其特征在于， 在所述光。
12、纤的输出端， 来自不同纤芯的光束分 别由多个解调器 （145-n） 解调， 解调器在所述光纤的每个使用时间提供判决变量， 网格接解 码器 （160） 被适配为在所述光纤的多个使用期间接收所述判决变量并由此推断所述块的符 号估计， OFDM 解调设置在所述网格解码器的下游。 17.根据权利要求15或16所述的接收机， 其特征在于， 所述网格解码器是球形解码器。 18. 根据权利要求 15 或 16 所述的接收机， 其特征在于， 所述网格解码器是球形束栈解 码器。 权 利 要 求 书 CN 103782530 A 3 1/11 页 4 用于在多模和 / 或多芯光纤上传输的系统 技术领域 0001 。
13、本发明大体上涉及光学通信的领域， 更具体地， 涉及使用多模或多芯类型光纤的 光学通信。 背景技术 0002 长距离 （几百到几千公里） 的光学传输使用单模光纤。这些提供了如下优点 ： 不会 表现出振模色散 （modal dispersion） （除了偏振模色散） 以及能够承受每波长几十 Gibts/ s 的高输出并且能够针对多个波长做到这样。 0003 然而， 对于短距离的传输， 特别是对于宽带局域网 （LAN） ， 多模或多芯光纤成为特 别引起关注的选择， 因为他们使得可以使用低成本部件 （塑料或 POF 光纤） 。 0004 硅多模光纤具有允许几个导模的传输的大直径的纤芯， 注意， Llp。
14、为线偏振， 其中 l 是方位角模式索引， p 是径向模式索引。模式 LP01是唯一能够在单模光纤中传输的基本模 式。模式 Llp的总数量取决于几何参数 （纤芯的直径， 特别是折射率分布） 。被传输的信息分 散在不同的导模。则多模光纤的通带被模间色散限制。常规的多模光纤 （直径为 62.5m 而不是单模光纤的 8-10m 的纤芯） 实现了几百个模式的传播。 0005 当模式 Llp的数量很低时 （通常从 2 至 10 个模式， 对应于归一化频率参数 V8 的 值） ， 其是弱多模光纤或 FMF（少模光纤） 的一种说法。 0006 在它们对光学通信的应用中， FMF 本质上被用于根据基本模式的传播。
15、。 0007 FMF 光纤通常提供单模光纤与标准多模光纤 （几百个模式） 之间的良好折衷， 因为 它们使得可以获得光纤产品的高通带 x 长度。 0008 多模光纤的通带通常比单模光纤的通带大， 每个模式被独立地调制并且被传输的 信号在不同的模式上被复用。然而， 该通带在传播期间被模式 Llp之间的耦合 （模间串扰） 所 限制。此外， 考虑到光纤的非理想性和不均匀性， 不同的模式并不经历相同的衰减。也称为 MDL（模式色散损耗） 的模式之间的损耗差 Llp导致对噪声源的敏感度增加， 这可明显地限制 这些系统的范围。 0009 多芯光纤包括在共同外壳中的多个纤芯 （通常从 2 到 7 个纤芯） 。。
16、纤芯的尺寸足够 小以仅能在它们的每个中实现单模传输。 不同于多模光纤， 这些因此不会表现出模间色散。 另一方面， 逐渐消散的波引起不同纤芯之间的耦合 （芯间串扰） ， 当纤芯的数量很高或芯间 距离很低时， 串扰的电平都较高。 如先前模间耦合所引起的， 芯间耦合也限制这些系统的范 围。 0010 无论何种类型的光纤， 通带的另一个限制是由于偏振相关损耗或 PDL 以及偏振模 色散或 PMD。实际上， 在理想的光纤中， 根据两个正交轴被线偏振的两个信号经历相同的衰 减并且以相同的速度传输。 然而， 实际上， 光纤的不对称缺陷和随机不理想性不同地影响两 个正交偏振并且导致信号的劣化， 这限制了能够在。
17、光纤上获得的最大输出。 0011 当被注入到光纤的光功率足够高以在其中产生非线性影响时， 出现另外的限制。 这将特别是当人们必需借助高强度的光信号以补偿用于长距离传输的光纤的衰减时的情 说 明 书 CN 103782530 A 4 2/11 页 5 况。 0012 特别是当使用波长复用传输或 WDM（波长频分复用） 时， 出现该限制。 0013 实际上， 以第一波长传输的高强度波可通过克尔效应修改在接近第一波长的第二 波长的光纤的折射率。 更一般地， 当两个波在光纤中传播时， 其中一个根据另一个的强度观 测其相位调制， 反之亦然。称为交叉相位调制或 XPM 的这种现象在当播放中的光强度是重 要。
18、的并且当波长很接近时更敏感。因此它影响运行在长传输距离 （长运输） 的具有高光谱密 度的第一种情形的 WDM 系统， 也称为 DWDM（密集 WDM） 。当在低输出的由 OOK（开关键控） 调 制来强度调制的光信号与在高输出的被相位 （PSK） 和 / 或幅度 （QAM） 调制的光信号在光纤 中传播时， 这种现象尤为明显。当这些被相位和 / 或幅度调制的信号的光谱效率 （或以等价 的方式， 它们调制的次序） 较高时， 在接收到这些被相位和/或幅度调制的信号后， 信噪比将 会更加地劣化。 0014 本发明的基本问题是解决分别由模间串扰和芯间串扰所造成的限制。 0015 第一附属问题是另外解决当用。
19、于传输的系统使用偏振复用时的偏振相关损耗 （PDL） / 偏振模色散 （PMD） 的现象。 0016 第二附属问题是另外解决当用于传输的系统使用波长复用时的交叉相位调制 （XPM） 。 发明内容 0017 本发明由用于弱多模光纤上的光学通信系统的发射机来限定， 该发射机包括 ： 0018 编码器， 称为空时编码器， 将每个将被传输的符号块 d1,.,dM转化为码矩阵， 所 述矩阵的每个元素与弱多模光纤的使用时间和传播模式相关 ； 0019 多个调制器， 分别与不同的传播模式相关联， 每个调制器借助相应矩阵的元素调 制使用时间的激光束 ； 0020 因此被调制的每个光束被注入到弱多模光纤以根据独。
20、立模式在弱多模光纤中传 播。 0021 根据第二实施方式， 所述调制器形成多个对， 每对对应于多模光纤中的传播模式， 对中的第一调制器借助于码矩阵中的第一元素调制根据第一方向偏振的第一光束， 对中的 第二所述调制器借助于码矩阵的第二元素调制根据正交于第一方向的第二方向偏振的第 二光束， 第一和第二被偏振并因此被调制的光束被结合， 生成光束被注入到弱多模光纤以 根据独立模式在弱多模光纤中传播。 0022 根据第三实施方式， 所述调制器形成多个 （M个） 组， 每组调制器与多模光纤的独立 传播模式相关联， 相同组的调制器借助于码矩阵的多个元素分别调制多个 （P 个） 独立波长 的光束， 由调制器组。
21、因此调制的光束被结合 （为总光束） 从而生成光束被注入到光纤以根据 与所述组相关联的传播模式在光纤中传播。 0023 码矩阵可具体地是具有维度为 (P,MM) 的并行 MIMO 信道的编码的矩阵。 0024 根据第二与第三实施方式的结合， 所述调制器形成多个组， 每组调制器与多模光 纤的独立传播模式相关联， 所述组分成与第一偏振方向对应的第一子组以及与正交于第一 方向的第二偏振方向对应的第二子组， 第一子组的调制器借助于码矩阵的多个第一元素分 别调制根据第一偏振方向偏振的独立波长的光束， 以及第二子组的调制器借助于码矩阵的 说 明 书 CN 103782530 A 5 3/11 页 6 相同的。
22、多个第二元素分别调制根据第二偏振方向偏振的相同波长的光束， 相同组的光束被 结合， 从而生成光束被注入到光纤内以根据与所述组相关联的传播模式在光纤中传播。 0025 本发明还涉及根据第四实施方式的发射机。 该发射机旨在用于在多芯光纤上的光 学通信系统， 并且包括 ： 0026 编码器， 称为空时编码器， 将每个将被发送的符号块 d1,.,dM转化为码矩阵， 所 述矩阵的每个元素与多芯光纤的使用时间和纤芯相关 ； 0027 多个调制器， 分别与不同的纤芯相关联， 每个调制器在使用时间期间借助相应矩 阵的元素调制激光束 ； 0028 每个因此被调制的光束被注入到多芯光纤的独立纤芯中。 0029 根。
23、据第五实施方式， 所述调制器形成多个对， 每对与多芯光纤的纤芯对应， 对中的 第一调制器借助于码矩阵的第一元素调制根据第一方向偏振的第一光束， 对中的第二所述 调制器借助码矩阵的第二元素调制根据正交于第一方向的第二方向偏振的第二光束， 然后 第一和第二被偏振的以及因此被调制的光束被结合， 生成光束被注入到多芯光纤的独立 （separate， 分离） 纤芯。 0030 根据第六实施方式， 所述调制器形成多个组， 每组调制器与多芯光纤的独立纤芯 相关联， 相同组的调制器借助于码矩阵的多个元素分别调制独立波长的光束， 由组内的调 制器因此调制的光束被结合， 生成光束被注入到多芯光纤的独立纤芯。 00。
24、31 码矩阵可如之前的是具有维度为 (P,MM) 的并行 MIMO 信道的编码的矩阵。 0032 根据第五和第六实施方式的结合， 所述调制器形成多个组， 每组调制器与多芯光 纤的独立纤芯相关联， 所述组分成与第一偏振方向对应的第一子组以及与正交于第一方向 的第二偏振方向对应的第二子组， 第一子组的调制器借助码矩阵的多个元素分别调制根据 第一偏振方向偏振的独立波长的光束， 以及第二子组的调制器借助于码矩阵的相同多个第 二元素分别调制根据第二偏振方向偏振的相同波长的光束， 相同组的光束被结合， 生成光 束被注入到多芯光纤的独立纤芯。 0033 根据变形， 编码的矩阵的元素在调制器的上游经历 OFD。
25、M 调制。 0034 编码的矩阵是理想码、 银码或金码矩阵。它也可以是异步空时编码矩阵。 0035 本发明进一步涉及用于多模光纤上的光学通信系统的接收机， 所述接收机旨在接 收符号块， 所述多个模式在所述光纤的输出地被空间解复用， 因此被解复用的模式分别由 多个解调器解调， 每个解调器在光纤的每个使用时间提供判决变量， 网格解码器被适配为 在光纤的多个使用期间接收所述判决变量并由此推断所述符号块的估计。 0036 根据第二实施方式， 所述接收机旨在接收符号块， 其中， 在光纤的输出端， 来自不 同纤芯的光束分别由多个解调器解调， 解调器在光纤的每个使用时间提供判决变量， 网格 解码器被适配为在。
26、光纤的多个使用期间接收所述判决变量并由此推断所述符号块的估计。 0037 如果需要的话， OFDM 可设置在网格解码器的下游。 0038 网格解码器可以是球形解码器或替换为球形束栈解码器 （spherical bound stack decoder） 。 附图说明 0039 通过阅读本发明的优选实施方式并参考附图， 本发明的其他特征和优势将变得更 说 明 书 CN 103782530 A 6 4/11 页 7 明显， 其中 0040 图1A和图1B分别示出了根据本发明的第一实施方式的用于在多模光纤上进行光 学传输的系统的发射机和接收机 ； 0041 图2A和图2B分别示出了根据本发明的第二实施。
27、方式的用于在多模光纤上进行光 学传输的系统的发射机和接收机 ； 0042 图3A和图3B分别示出了根据本发明的第三实施方式的用于在多模光纤上进行光 学传输的系统的发射机和接收机 ； 0043 图4A和图4B分别示出了根据本发明的第四实施方式的用于在多芯光纤上进行光 学传输的系统的发射机和接收机 ； 0044 图5A和图5B分别示出了根据本发明的第五实施方式的用于在多芯光纤上进行光 学传输的系统的发射机和接收机 ； 0045 图6A和图6B分别示出了根据本发明的第六实施方式的用于在多芯光纤上进行光 学传输的系统的发射机和接收机。 具体实施方式 0046 本发明的基本思想是使用与多天线或 MIMO。
28、（多入多出） 系统中的空时编码技术类 似的技术来解决模间和芯间串扰的现象。 0047 更精确地， 图 1A 示出了根据本发明的第一实施方式的用于在多模光纤上进行光 学传输的系统的发射机。该光纤优选地为弱多模式， 换言之， 允许在它的纤芯中的 2 至 10 个模式的传播。 0048 我们将假设发射机必需在 TTI（时间发送间隔） 期间发送数据块。将被发送的信 息符号将由 d1至 dM表示。数据流在 110 中被解复用， 使得信息符号 d1至 dM存在于空时编 码器 120 的输入端。该编码与大小为 NT 的矩阵 C 的每个块或符号向量 (d1,.,dM) 相关 联， 下文称为空时矩阵 ： 004。
29、9 0050 其中， 编码的系数 cn,t（n=1,.,N， t=1,T） （N 2 并且 T 2） 一般而言是 取决于信息符号的复系数， N 是使用的模式的数量， T 是指示特定于光纤的编码的时延的整 数， 换言之， 使用的信道的数量。 0051 用于光学传输的系统包括 N 个相同波长的激光器 130-n（n=1,.,N） 或不然可替 代地包括其光束被分成 N 个独立光束的单个激光器。在所有情况下， 光束分别被空时编码 器的不同输出调制。更精确地， 在时刻 t， 系数 cn,t借助调制器 135-n（例如马赫曾德调 制器） 以本身已知的方式调制激光器 130-n 的光信号。所讨论的调制是相位。
30、和 / 或幅度调 制。用于不同光信号的调制的类型不一定相同。 0052 因此被调制的光信号分别激发多模光纤 140 的模式。该选择性激发可借助于自由 空间中的光学装置或借助于引导光学中的多路复用器来执行。 说 明 书 CN 103782530 A 7 5/11 页 8 0053 使用的 N 个模式可代表光纤的所有模式。例如， 光纤可以是具有 N=3 或 N=5 个模 式的弱多模式。 0054 可替代地， 使用的 N 个模式是从受模间串扰影响最严重的那些模式中选出来的， 其他模式能够承受直接调制， 换言之， 无需在先的空时编码。 0055 在接收机层面， 如图 1B 所示， 不同的模式通过在光纤。
31、 140 的输出端的自由空间中 的装置被空间解复用。光信号分别在解调器 145-n（n=1,.,N） 中被解调以在时刻 t 提供 软符号， 下文也称为判决变量 yn,t（n=1,N） 。然后这些判决变量被空时解码器 160 解码。 更精确地， 空时解码器使用与相同时间间隔相关的判决变量 yn,t（n=1,N， t=1,T） 并 以本身已知的方式执行网格解码以由此推导符号？ d1, ？ dM。 0056 以类似于常规射频 MIMO 系统的方式， 系统能够传递相当于相应的单模光纤的输 出 N 倍的输出。 0057 上述的实施方式假设模间色散低， 换言之， 不同模式的传播时间之间的差异很低。 在这种。
32、情况下， 判决变量 yn,t可以同步的方式在空时解码器的输入端被采样。 0058 然而， 当模间色散不再可忽略时， 换言之， 当传播时间差相对采样周期不再小时， 借助于空时编码器 120 下游的 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 正 交频分复用） 调制以及相关联的在空时解码器 160 上游的 OFDM 解调。 0059 更精确地， 该变形已经在如1A中用虚线表示。 OFDM调制器125-n中的每一个将系 数cn,t（t=1,T） 块或多个这种连续块转化为调制激光器130-n的光信号的OFDM符号。 以 对称的方式， 光解调器150。
33、-n的输出端被连接至随后供应判决变量yn,t的解调器OFDM155-n 的输入端。使用 OFDM 调制的好处在于 ： 模式之间的传播时间差随后被 OFDM 符号的循环前 缀 “吸收” 。循环前缀的持续时间被选择为大于模式之间的最大传播时间差。因此， 在 OFDM 解调器 150-n 的输出端， 判决变量 yn,t相对于相同的时刻 t。 0060 下文将继续描述编码器和空时解码器。 0061 在传统的方式中， 被空时编码器使用的编码的特征在于它的输出， 换言之， 在于每 信道使用 （PCU） 所传输的信息符号的数量。在本例中， 如果最大输出比相对于单模的输出 高 N 倍， 则考虑在最大输出处的编。
34、码。 0062 空时编码可以是线性的， 换言之， 编码的矩阵 C 可写成如下形式 ： 0063 vec(C)=Gd （2） 0064 其中， vec(c)是通过连接矩阵C的列向量d=(d1,.,dM)T获得的列向量， 以及G是 称为编码生成矩阵的大小为 NTM 的矩阵。 0065 根据用于使用光纤的两个传输模式的发射机的线性空时编码的第一实例， 可以使 用由 S.M.Alamouti 在 IEEE Journal on selected areas in communications,vol.16, pp.1451-1458,Oct.1998 发表的题为 “A transmit diversi。
35、ty technique for wireless communications” 的文章中所提出的编码空时矩阵。Alamouti 码由大小为 22 的矩阵定 义 ： 0066 0067 其中， d1和 d2是将被发送的两个信息符号， 以及 d1*和 d2*是它们各自的共轭。 说 明 书 CN 103782530 A 8 6/11 页 9 0068 根据线性空时编码的实施方式的第二实例， 优选地将使用如在 J.C.Belfiore 等人的题为 “The golden code:a2x2full rate space-time code with nonvanishing determinant。
36、s” 的文章中定义的金码， 其矩阵由下式给出 ： 0069 0070 其中 ， = 1 + i ( 1 - ) ， 其中， 将被发送的信息符号 d1至 d4是能够被写成 +i（其中， 和 是整数） 的形式的 QAM 星座的符号。 0071 金码具有以下优点 ： 在最大输出端并具有最大分集 （diversity） 。 0072 根据线性空时编码的实施方式的第三实例， 优选地将使用如例如在 E,Biglieri 等人在 IEEE Trans.on Inf.Theory,pages524-530,vol.55,No.2,Feb.2009 发表的题为 “On fast-decodable space-。
37、time block codes” 的文章中或不然在 G.Rekaya Ben Othman 等人在 Proc.of ISIT2009,Seoul,June28-July3,2009,pp.2818-2822 发表的题为 “Ideal Structure of the silver code” 的文章中的银码。 0073 银码的矩阵由下式给出 ： 0074 0075 其中， U 是由下式定义的单位矩阵 ： 0076 0077 银码同样具有以下优点 ： 在最大输出端并具有最大分集。 0078 根据空时编码的实施方式的第四实例， 为多个 N 模式使用如在 F.Oggier 等人在 IEEE Tra。
38、ns.Inf.Theory,vol.52,no.9,pp.3885-3902,Sept.2006 发 表 的 题 为 “Perfect space-time block codes” 的文章中定义的为矩阵NN的理想码。 它指出， 理想码具有如下 性质 ： 在全部输出端、 具有当调制星座的大小趋于无穷时不会趋于零的行列式 （换言之， 比 独立于调制星座的非零终端大的增益） 、 相同次序的每个被编码的符号 （换言之， 矩阵的每 个元素） 具有与星座的符号的能量相同的能量以及每个被编码的符号的相同平均能量 （在 N 个连续的发送间隔中取的平均值） 。用于任意个数 （N 个） 的波长 （代替或置换天线。
39、） 的理想 码的实例可以在 P.Elia 等人在 IEEE Trans.Inf.Theory,vol.55,no11,Nov.2007,pp.3853 -3868 发表的题为 “Perfect space-time codes for any number of antennas” 的文章中 查到。 0079 无论何种情况， 无论使用何种空时编码， 通过空时编码利用由模间耦合引起的扰 动以降低传输对这些扰动的敏感度。 说 明 书 CN 103782530 A 9 7/11 页 10 0080 在接收机一侧， 解调器 145-n 提供软符号 yn,t（判决变量） 。解调对发射端执行的 调制进行处。
40、理。当已经在空时编码下游执行了 OFDM 调制时， 借助于 OFDM 解调器 150-n 的 OFDM 符号的解调插入空时解码的上游， 这随后提供判决变量 yn,t。为了简洁的原因， 下文我 们将忽略在发送端的 OFDM 调制以及接收后的 OFDM 解调的操作。 0081 空时解码器在相同的发送间隔期间使用相对光纤的不同的连续使用时刻的判决 变量 yn,t（n=1,N， t=1,T） ， 并且以本身已知的方式执行网格解码以由此推断符号？ d1, ？ dM。 0082 在发送间隔期间 （换言之， 在信道的N个连续使用期间） 接收到的信号， 可以如下矩 阵形式表示 ： 0083 Y=HC+N （7。
41、） 0084 其中， Y 是大小为 NT 的矩阵， 其元素的值是 yn,t（n=1,N， t=1,T） ， C 是接 收后使用的空时编码矩阵， H是表示发送信道的大小为NN的具有复系数的矩阵， 以及N是 大小为 NT 的噪声矩阵。 0085 不失一般性， 如果假设空时编码是线性的， 则表达式 （7） 变为如下向量形式 ： 0086 vect(Y)=Fd+vec(N) （8） 0087 其中， F 是由生成编码的矩阵 G 和矩阵 H 获得的大小为 NTM 的矩阵。H 的系数可 通过接收机借助导频符号以本身已知的方式来估计。 0088 表达式 （8） 示出如果符号 d1,dM属于 QAM 调制星座。
42、图， 则向量 vect(Y) 实际上 属于没有噪声的网格。估计的符号？ d1, ？ dM是借助于解码器 160 由最靠近属于产生 的星座的向量 vect(Y) 的网格的点获得的。 0089 根据变形， 空时解码器可以使用例如在 J.Boutros 等人在 Proc.of the IEEE Globecom 03发表的题为 “Soft-input soft-output lattice sphere decoder for linear channels” 的文章中描述的类型的软输出球形解码器也称为 LSD（列表球形解码器） 而具有 软输出。 这种解码器由在以表示接收到信号的点或优选地以对应于在。
43、最大似然比意义上的 第一估计 （ML 估计） 的网格的点 （换言之， 在最靠近接收到的信号的星座图的点） 为中心的球 形中包括的网格的一列点计算似然比的对数 （LLR） 、 最晚的信息比特的概率。 0090 根 据 另 一 变 形， 空 时 解 码 器 可 优 选 地 使 用 在 R.Ouertani 等 人 在 IEEE International Conf.on wireless and mobile computing,networking and communicat ions,(WiMob),Avignon,France,October2008 发表的题为 “The spherica。
44、l bound stack decoder” 的文章中或可在站点 www.arxiv.org 获得的 G.Rekaya Ben-Othman 等人的题为 “Hard and Soft Spherical-Bound Stack decoder for MIMO systems” 的文章中描述的或 在专利申请 FR-A-2930861 中描述的类型的堆栈球形解码器， 也称为球形束栈解码器。该变 形以具有硬输出的版本或具有软输出的版本的形式存在。 0091 图 2A 以示例性方式示出了根据本发明的第二实施方式的用于在多模光纤上的光 学传输的系统。 0092 带有相同附图标记的元件具有相同或相似的功。
45、能。 0093 不同于第一实施方式， 该发射机使用模式复用和偏振复用。 0094 更精确地， 发射机包括多个 （N 个） 激光源 130-n 和各提供两个正交的偏振的相样 多个偏振分离器 （未示出） 、 多个 （2N 个） 调制器、 调制被正交偏振的信号的调制器对 135-n、 说 明 书 CN 103782530 A 10 8/11 页 11 136-n （n=1,N） 。偏振分离器可例如是渥拉斯顿棱镜或偏振分束光纤耦合器。根据未示 出的变形， 设置单个激光源 ： 由偏振激光源发射的光束被分成根据两个正交方向偏振的两 个光束。这两个激光束分布在调制器 135-n、 136-n（n=1,N） 。
46、的输入端。 0095 空时编码器 120 将符号块 (d1,dM) 编码为大小为 2NT 的码矩阵 C ： 0096 0097 其中， 系数和通常是取决于信息符号 d1,dM的复系数， 第一个用于调制 第一偏振方向的光束以及第二个调制正交于第一方向的第二偏振方向的光束。更精确地， 对于每个模式 n， 第一调制器 135-n 借助系数调制第一偏振方向以及第二调制器 136-n 调制第二偏振方向。优选地， 将选择 T=2N。因此被调制的两个偏振方向被结合到 137-n 并 且生成的光学信号根据选择的入射角注入到光纤 140 以激起光纤 140 的预定的传播模式。 0098 使用两个正交偏振的事实使。
47、得可以获得高于在第一实施方式中的两倍的输出。 0099 特别地， 可将前述的矩阵 2N2N 的理想码用作编码。例如， 对于两个模式和两个 偏振， 可使用大小为 44 的理想码。 0100 在光纤 140 的输出端， 如图 2B 所显示的， 不同的模式被空间解复用为 143-n 并且 为每个模式分离两个正交的偏振。所获得的 2N 个偏振信号被 2N 个解调器 145-n、 146-n 解 调， 并且如果需要， 可被 2N 个 OFDM 解调器 150-n、 151-n 解调以供应 2N 个判决变量，和 (n 1， .， N)。这些 2N 个判决变量被提供至空时解码器 160。 0101 空时解码。
48、器 160 使用相对相同时间间隔的 2N 个判决变量（n=1,N， t=1,T） 并由此推断接收到的符号？ d1, ？ dM的硬估计。 0102 如在第一实施方式中， 解码器 160 利用如上所述的那些的相同变形实施网格解 码。 0103 最后， OFDM 调制可被设置在空时编码的下游 （OFDM 调制器 125-1 至 125-N） 并且相 应的 OFDM 解调设置在空时解码的上游。 0104 图 3A 示出了根据本发明的第三实施方式的用于在多模光纤上进行光学传输的系 统的发射机。 0105 不同于第一和第二实施方式， 第三实施方式使用多个波长。 0106 在图 3A 示出的系统中， 激光器 130-n 不是都具有相同的波长。在此多个 （M 个） 模 式与多个 （P 个） 波长相结合， 每个模式与 P 个波长相关联 （N=MP） 。有利地， 将设置 P 个独立 波长的激光器并且每个激光器的光束将分布在 M 个调制器的输入端。 0107 空时编码 （120 中） 将优选地使用并行 MIMO 信道的编码。将回顾并行 MIMO 信道由 说 明 书 CN 103782530 A 11 9/11 页 12 多个基本信道的并行级联构成。 例如， 使用P个子载波复用的MIMO OFDM信道可被认为是P 个基本 MIMO 系统的并行。有利地， 并行 M。