CN103782530B - 用于在多模和/或多芯光纤上传输的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使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。

Description

用于在多模和/或多芯光纤上传输的系统
技术领域
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
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。
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)。
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62.5μm而不是单模光纤的8-10μm的纤芯)实现了几百个模式的传播。
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V<8的值)，其是弱多模光纤或FMF(少模光纤)的一种说法。
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。
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。
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。
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)。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。
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，这限制了能够在光纤上获得的最大输出。
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况。
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。
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。
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。
第一附属问题是另外解决当用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。
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
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：
‐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；
‐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；
‐因此被调制的每个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。
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。
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。
码矩阵可具体地是具有维度为(P,M×M)的并行MIMO信道的编码的矩阵。
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相同的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。
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：
‐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；
‐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；
‐每个因此被调制的光束被注入到多芯光纤的独立纤芯中。
根据第五实施方式，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。
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。
码矩阵可如之前的是具有维度为(P,M×M)的并行MIMO信道的编码的矩阵。
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。
根据变形，编码的矩阵的元素在调制器的上游经历OFDM调制。
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。
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。
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。
如果需要的话，OFDM可设置在网格解码器的下游。
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 boundstack decoder)。
附图说明
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明显，其中
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；
图2A和图2B分别示出了根据本发明的第二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；
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；
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；
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；
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
本发明的基本思想是使用与多天线或MIMO(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。
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。
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N×T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：
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。
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和/或幅度调制。用于不同光信号的调制的类型不一定相同。
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。
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。
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。
在接收机层面，如图1B所示，不同的模式通过在光纤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
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。
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。
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。
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-n的输出端被连接至随后供应判决变量yn,t的解调器OFDM 155-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。
下文将继续描述编码器和空时解码器。
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码。
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：
vec(C)＝Gd (2)
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NT×M的矩阵。
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 diversity technique for wirelesscommunications”的文章中所提出的编码空时矩阵。Alamouti码由大小为2×2的矩阵定义：
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。
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:a 2x2full rate space-time code with nonvanishingdeterminants”的文章中定义的金码，其矩阵由下式给出：
其中，α＝1+i(1-θ)，其中，将被发送的信息符号d1至d4是能够被写成λ+iμ(其中，λ和μ是整数)的形式的QAM星座的符号。
金码具有以下优点：在最大输出端并具有最大分集(diversity)。
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,pages 524-530,vol.55,No.2,Feb.2009发表的题为“Onfast-decodable space-time block codes”的文章中或不然在G.Rekaya Ben Othman等人在Proc.of ISIT 2009,Seoul,June 28-July 3,2009,pp.2818-2822发表的题为“IdealStructure of the silver code”的文章中的银码。
银码的矩阵由下式给出：
其中，U是由下式定义的单位矩阵：
银码同样具有以下优点：在最大输出端并具有最大分集。
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 Trans.Inf.Theory,vol.52,no.9,pp.3885-3902,Sept.2006发表的题为“Perfectspace-time block codes”的文章中定义的为矩阵N×N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)的理想码的实例可以在P.Elia等人在IEEE Trans.Inf.Theory,vol.55,no 11,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。
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。
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。
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
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：
Y＝HC+N (7)
其中，Y是大小为N×T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N×N的具有复系数的矩阵，以及N是大小为N×T的噪声矩阵。
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：
vect(Y)＝Fd+vec(N) (8)
其中，F是由生成编码的矩阵G和矩阵H获得的大小为NT×M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。
表达式(8)示出如果符号d1,…,dM属于QAM调制星座图，则向量vect(Y)实际上属于没有噪声的网格。估计的符号是借助于解码器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。
根据变形，空时解码器可以使用例如在J.Boutros等人在Proc.of the IEEEGlobecom’03发表的题为“Soft-input soft-output lattice sphere decoder forlinear 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。
根据另一变形，空时解码器可优选地使用在R.Ouertani等人在IEEEInternational Conf.on wireless and mobile computing,networking andcommunications,(WiMob),Avignon,France,October 2008发表的题为“The sphericalbound 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。
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。
带有相同附图标记的元件具有相同或相似的功能。
不同于第一实施方式，该发射机使用模式复用和偏振复用。
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、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)的输入端。
空时编码器120将符号块(d1,…,dM)编码为大小为2N×T的码矩阵C：
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。
使用两个正交偏振的事实使得可以获得高于在第一实施方式中的两倍的输出。
特别地，可将前述的矩阵2N×2N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4×4的理想码。
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。
空时解码器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的硬估计。
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。
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。
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。
不同于第一和第二实施方式，第三实施方式使用多个波长。
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。
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MIMO信道的编码是在通过引用结合于此的S.Yang等人在ISIT 2006Proc.,Seattle,pages 1949-1953发表的题为“Perfect space-time blockcodes for parallel MIMO channels”的文章中描述的那些。用于并行MIMO信道的编码需要对有理数的主要部分(body)的双扩展循环、对的次数(degree)M的第一宽展K以及对K的次数P的第二宽展F。例如，如果图3A的系统实施M＝2个模式以及P＝2个波长，则可以使用由如下矩阵定义的并行MIMO信道(P,M×M)的编码：
其中：
其中，di(i＝1,…,8)是将被发送的信息符号(例如，QAM或HEX星座的符号)，α＝1+i(1-θ)，和τ是在将ζ8转换为-ζ8的宽展上的操作符。
本领域技术人员将理解，根据更复杂的变形，该多个模式可与多个模式和两个正交偏振、在空时编码器的输出端的系数(其随后在时刻t调制在根据两个偏振方向中的一个偏振的波长的模式)相结合。在这种情况下，将使用并行MIMO信道(P,2M×2M)的编码。
在图3B示出的接收机中，模式首先被空间解复用并且不同的波长被衍射元素142-p(p＝1,…,P)或被干涉滤波器的电池分离。所获得的信号如先前一样被解调以供应MP判决变量。在上述变形的情况下，此外分析器使得可以分离两个正交偏振。它们可以位于波长解复用之前或之后。
图4A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。
不同于第一实施方式，所使用的光纤141是多芯类型的。不同的经调制的束在调制器135-1至135-N的输出端例如借助单模连接光纤段139-1,…,139-N或使用显微透镜被注入到不同的纤芯。
在接收后，如图4B所示，来自不同纤芯的光束例如借助单模光纤段141-1至141-N被传递到解调器145-1至145-N。接收机的其余部分与图1B的相同。
将回顾纤芯的尺寸只能实现基本模式的传播。
图4A的空时编码器使用与第一实施方式相同的编码矩阵(1)并且空时解码器可根据已经在之前描述的变形来实现。
本领域技术人员将理解，附图中的空时编码使得可以降低传输对纤芯之间的光耦合的敏感度。
图5A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。
该实施方式与图4A示出的实施方式的不同之处在于：该实施方式使用每个纤芯两个正交偏振。空时编码器的2N个输出(n＝1,…,N)分别调制根据第一方向偏振的N个束以及根据正交于第一方向的第二方向偏振的N个束。对于每个束，因此被调制的正交偏振在被注入到光纤141之前在137-n中结合。由激光器130-1至130-n发射的束使用例如沃拉斯顿棱镜的偏振器(未示出)来偏振。根据未示出的变形，设置单个激光器，其后跟随有偏振器，根据第一方向偏振的光束分布在调制器135-1的输入端以及根据第二方向偏振的光束分布在调制器136-n的输入端。
在接收后，不同纤芯的光信号通过单模光纤段141-1至141-N传递至偏振光纤143-1至143-N。正交偏振随后被解调以将2N个判决变量 (n＝1,…,N)供应至如在第二实施方式中的空时解码器160。
图6A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。
不同于第四实施方式，其使用在多个波长的传输与在光纤141的多个纤芯上的传输相结合。光纤的K个纤芯中的每个接收在不同波长上被复用的光信号。系数ckp,t(p＝1,…,P)在时刻t分别调制P个束，因此被调制的P个束在137-k被复用并且由此产生的光信号被注入到光纤141的纤芯k。
如在图3A中，图6A的空时编码可以是如在前述的S.Yang的文章中描述的并行MIMO信道的编码，例如为具有K＝2个纤芯和P＝2个波长的光纤通过表达式(10)和(11)所定义的编码。
在接收后，如图6B所示，光纤141的不同纤芯的光信号分别传递至波长解复用器141-1至141-p(例如，衍射光栅)。来自不同纤芯的不同波长的光信号在解调器145-1至145-N被解调以为空时解码器160提供N＝KP个判决变量。
本领域技术人员将理解，根据更复杂的变形，经由不同纤芯的传输不仅可与多个波长结合也可与两个正交偏振相结合。在这种情况下，在空时编码器的输出端的系数在时刻t旨在为一个纤芯调制在根据两个正交偏振方向中的一个偏振的波长上的光信号。则多样性等于N＝2KP。
在所有前述的实施方式中，我们看到，当模式之间或纤芯之间的传播时间差相对于采样周期不再小时，根据变形，OFDM调制可以设置在发送传输中空时编码的下游。以对称的方式，则在接收后在空时解码的上游执行OFDM解调。
当模式之间或纤芯中的传播时间差不可忽视时，可替代性地设想另一变形。根据该变形，使用在M.Sarkiss等人在IEEE Trans.on Information Theory,June 2011,Vol.57,No.6,pages 3567-3581发表的题为“Construction of new delay-tolerantspace-time codes”的文章中描述的一族异步空时编码。尽管从不同天线接收的码字之间存在时间偏移，这些空时编码仍维持它们的性质。它们是使用循环代数的张量积构造的。例如，对于两个模式或两个纤芯，可通过如下矩阵定义编码：
其中，d＝(d1,...,d4)T是将被发送的信息符号的向量，以及其中εi(i＝1,…,4)是除了独立一个等于-1其余等于1的系数，以及其中ωi(i＝1,…,4)是由下式定义的矩阵Ω的行向量：
α，θ1，ζ8已经在之前进行了描述。

Claims (12)

1.一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)，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通过使用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；
-每个被调制的光束被注入到所述多芯光纤的独立纤芯。
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)，每对与所述多芯光纤的纤芯对应，对中的第一调制器通过使用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通过使用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。
3.根据权利要求2所述的发射机，其特征在于，所述调制器形成多个——M个——组，每组调制器与所述多芯光纤的独立纤芯相关联，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。
4.根据权利要求3所述的发射机，其特征在于，所述码矩阵是具有维度为(P,M×M)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，所述第一子组的所述调制器通过使用所述码矩阵的多个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所述调制器通过使用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。
6.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述编码的所述矩阵是理想码矩阵。
7.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述编码的所述矩阵是银码矩阵。
8.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述编码的所述矩阵是金码矩阵。
9.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述编码的所述矩阵是异步空时码矩阵。
10.一种多芯光纤上的光学电信系统，其特征在于，所述系统包括：根据权利要求1所述的发射机，以及接收由所述发射机所发送的符号块的接收机，其特征在于，在所述光纤的输出端，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。
11.根据权利要求10所述的光学电信系统，其特征在于，所述网格解码器是球形解码器。
12.根据权利要求10所述的光学电信系统，其特征在于，所述网格解码器是球形束栈解码器。
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