[发明专利]用于光学MIMO系统的时空编码方法和设备

说明书

本发明的实施例提供了用于根据预定义时空编码速率对数字数据序列编码的时空编码设备，所述数据序列包括在单芯多模光纤传输系统中通过光学传输通道在多个时隙期间通过至少两个传播模式传播的一组调制符号，其中所述设备包括：‑码本生成器(53)，其被配置为确定一组码字矩阵，该组码字矩阵限定由空间维度和时间维度表示的时空码，每个码字矩阵包括复值和等于所述码的时间维度的多列和等于所述码的空间维度的多行，所述码本生成器(53)进一步被配置为将差别码字矩阵和距离度量与所述一组码字矩阵中的每对码字矩阵相关联，与给定对的码字矩阵相关联的差别码字矩阵的每个分量等于所述对的码字矩阵的相应分量之间的差别，与给定对的码字矩阵相关联的距离度量是通过计算与所述对相关联的差别码字矩阵的欧几里德范数来确定的，其中码本生成器(53)被配置为根据与单式差别码字矩阵以及与等于给定的欧几里德距离的距离度量相关联的多对码字矩阵来选择码字矩阵的分量；以及‑编码单元(55)，其被配置为将所述一组调制符号编码成从所述一组码字矩阵选出的码字矩阵。

技术领域

本发明一般地涉及光学通信，尤其涉及用于使用多模光纤的基于光纤的传输系统的时空编码方法和设备。

背景技术

光学传输系统用于在诸如电信系统的不同类型的系统中传输数据。光学通信系统提供了比有线或无线传输系统更大的传输能力。从接入网到城域网和长途网络，光学传输技术能够以低衰减在长距离内携带数据。它们已经成为现代电信基础设施的关键技术。

在过去十年期间，连接机器和用户的数量持续增长以及多媒体应用和服务的出现已经加速了对更高传输数据率的需求，因此加速了使用光纤作为光学传输线路的光学传输系统的发展。

这种发展已经由光纤提供的多个自由度驱动。光纤使得多路复用更多的数据通道以及引入了新的数字信号处理技术，新的数字信号处理技术减轻了通道的受损，同时确保以最高可实现速率进行可靠通信。

在现有的光学传输系统中使用多个自由度，诸如光场的振幅、相位和偏振状态、时间和波长。

早期的光学通信系统基于单模光纤。光纤传输系统基于光强度的“开-关”调制以及非相干检测。这种方法需要少量的光学组件，成本较低。然而，其仅利用光场的振幅。

为进一步利用光场的相位，引入相干检测。相干检测使能检测信号的振幅和相位，从而使得能够使用更高阶的调制格式以及增加光纤链路的容量。

除了相干检测外，也提出了光学放大器来使得在没有光电再生的情况下传输独立调制波长，如以下文献所披露的：P.J.Winzer，High-Spectral-Efficiency OpticalModulation Formats，In Journal of Lightwave Technology,第30卷，第24期，第3824-3835页，2012年12月。该技术称为波分复用(WDM)。

相干检测能够通过利用光场的两个正交偏振状态而使得光学链路的容量倍增。使用偏振分复用(PDM)技术，能够在光学信号的两种偏振状态下发送独立的数据符号。结果，也能够使得光学传输系统的谱效率倍增。

在由单模光纤提供的各个自由度之上，多模光纤使能获得额外的自由度，所谓的‘空间’，其源自于多个传播模式的可用性。传播模式在纤维中传播的同时定义波的分布。多模光纤允许在单芯或多芯纤维中多种模式的传播，其中每个芯可以是单模或多模。各种传播模式构成了一组正交通道，利用空分复用(SDM)技术，独立的数据符号能够在一组正交通道上复用。多模光纤中的SDM能够使得链路的容量与传播模式的数量相乘。

空间仍然是能够在光学传输中用来满足对更大网络容量的需求的唯一可用自由度，因为所有其它自由度(即，频率、时间、相位和偏振)已经被利用来满足对带宽的需求。因此，存在考虑到多模光纤的所有可用自由度对于例如接入网、城域网和长途陆地和跨海链路提供更高容量的支持的、组合WDM、PDM和SDM技术的光纤传输系统的需要。