Brevet FR3025676A1 — publié le 20160311

MÉTHODE DE SÉLECTION DE MODES/COEURS POUR TRANSMISSION SUR FIBRES OPTIQUES DE TYPE MULTI-MODE/ MULTI-COEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne de manière générale le domaine des télécommunications optiques et plus particulièrement celles utilisant des fibres optiques de type multi-mode ou multi-coeur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les transmissions optiques sur longue distance (quelques centaines à quelques milliers de kms) utilisent des fibres optiques monomode. Celles-ci offrent l'avantage de ne pas présenter de dispersion modale (hormis la dispersion modale de polarisation) et de pouvoir supporter des débits élevés de plusieurs dizaines de Gbits/s par longueur d'onde, et ce pour une pluralité de longueurs d'onde. Toutefois, pour des transmissions sur courtes distances, notamment pour des réseaux locaux large bande (LANs), les fibres multimode ou multi-coeur constituent une alternative particulièrement intéressante aux fibres monomodes. Les fibres multi-mode sont actuellement disponible sous forme de fibres plastiques (ou POF) ou de fibres en silice. Les fibres multi-mode possèdent un coeur de grand diamètre autorisant la propagation de plusieurs modes spatiaux guidés, notés LPep pour une polarisation linéaire où est l'indice de mode azimutal et p l'indice de mode radial. Le mode LPoi est le mode fondamental, le seul à pouvoir se propager dans une fibre monomode. Le nombre total de modes LP dépend des paramètres optogéométriques (diamètre du coeur, profil d'indice). De plus, pour chaque mode spatial LPep , on peut définir deux états de polarisation orthogonaux. L'information à transmettre est répartie sur les différents modes guidés (et 3025676 2 le cas échéant sur les différentes polarisations de ces modes). Lorsque le nombre de modes guidés est faible, on parle de fibre optique faiblement multi-mode. Plus précisément, une fibre optique est dite faiblement multi-mode si son paramètre de fréquence normalisée V est tel que V REVENDICATIONS1. Méthode de sélection de modes pour système de transmission MIMO sur fibre optique multi-mode comprenant : (a) une étape de mesure (110) de la matrice de transfert du canal de transmission constitué par un ensemble de modes de ladite fibre optique ; (b) une opération de transformation (120) de ladite matrice de transfert en une matrice diagonale par blocs, chaque bloc étant relatif à un sous-ensemble de modes de ladite fibre optique ; (c) une étape de détermination d'un gain et/ou d'une capacité de transmission (130) pour chacun des sous-ensembles de modes associés aux dits blocs ; (d) une étape de sélection (140) du sous-ensemble de modes correspondant au gain et/ou la capacité la plus élevé(e), le système de transmission MIMO utilisant alors uniquement les modes du sous-ensemble ainsi sélectionné pour transmettre sur ladite fibre optique. 2. Méthode de sélection de modes selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transformation de la matrice de transfert comprend une étape de seuillage dans laquelle tous les éléments de la matrice inférieurs à une valeur de seuil prédéterminée, sont mis à zéro, suivie d'une étape de réorganisation de la matrice de transfert ainsi obtenue, par permutation de ses lignes et colonnes, les permutations sur les lignes et celles sur les colonnes étant identiques. 3. Méthode de sélection de modes selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le sous-ensemble de modes est sélectionné selon le critère de gain nopt = argmax(rn) où yn =Tr(HnHH),N étant le nombre de sous-ensembles de n=1, ,N modes, Hn étant la matrice de transfert du canal de transmission réduit aux modes du 3025676 17 sous-ensemble n , HH étant la matrice transposée conjuguée de Hn et Tr(.) étant la fonction trace. 4. Méthode de sélection de modes selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en 5 ce que le sous-ensemble de modes est sélectionné selon le critère de ( gain nom. = arg max où yn Tr (11nHnH), N étant le nombre de sous-ensembles de n=1, ,N modes, Mn étant le cardinal du sous-ensemble n , Hn étant la matrice de transfert du canal de transmission réduit aux modes du sous-ensemble n , HH étant la matrice transposée conjuguée de Hn et Tr(.) étant la fonction trace. 10 5. Méthode de sélection de modes selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le sous-ensemble de modes est sélectionné selon un critère de capacité nopt = arg max (Cn ) où Cn = log 1+ n=1,..,N m=1 M nN 0 ) Pe , Mn étant le cardinal du sous-ensemble n , y11' étant le gain du canal de transmission sur le mode m du sous-ensemble n , Pe étant 15 la puissance d'émission répartie sur les Mn modes et No étant la puissance de bruit à la réception sur un mode. 6. Méthode de sélection de modes selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le sous-ensemble de modes est sélectionné selon un critère hybride de gain et de 20 capacité nopt = argmax(413(Cn,rn)) où Cn est la capacité du canal de transmission réduit n=1, ,N aux modes du sous-ensemble n , rn=Tr(HnHnH) où Hn étant la matrice de transfert du canal de transmission réduit aux modes du sous-ensemble n , HH étant la matrice transposée conjuguée de Hn et Tr(.) étant la fonction trace, et où 1(.,.) est une fonction croissante de Cn et yn. 25 3025676 18 7. Méthode de sélection de modes selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que suite à la sélection du sous-ensemble de modes, le degré de modulation des symboles à transmettre sur les différents modes est choisi égal à une valeur Q' telle que M logQ' = M log Q où M est le cardinal de l'ensemble des modes avant 5 sélection, M' est le cardinal du sous-ensemble de modes sélectionné et Q est le degré de modulation des symboles à transmettre avant la sélection du sous-ensemble de modes. 8. Méthode de sélection de modes selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, suite à la sélection du sous-ensemble de modes, le degré de 10 modulation des symboles à transmettre sur les différents modes est choisi différent pour les différents modes du sous-ensemble de modes. 9. Méthode de sélection de modes selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les symboles à transmettre sont soumis à un codage spatio- 15 temporel, les éléments du code spatio-temporel étant ensuite transmis uniquement sur les modes dudit sous-ensemble de modes sélectionné. 10. Méthode de sélection de coeurs pour système de transmission MIMO sur fibre optique multi-coeur comprenant : 20 (a) une étape de mesure (210) de la matrice de transfert du canal de transmission constitué par un ensemble de coeurs de ladite fibre optique ; (b) une opération de transformation (220) de ladite de transfert en une matrice diagonale par blocs, chaque bloc étant relatif à un sous-ensemble de coeurs de ladite fibre optique ; 25 (c) une étape de détermination d'un gain et/ou d'une capacité de transmission (230) pour chacun des sous-ensembles de coeurs associés aux dits blocs ; (d) une étape de sélection (240) du sous-ensemble de coeurs correspondant au gain et/ou la capacité la plus élevé(e), le système de transmission MIMO utilisant alors uniquement les coeurs du sous-ensemble ainsi sélectionné pour transmettre sur ladite fibre optique. 3025676 19 11. Méthode de sélection de coeurs selon la revendication 10, caractérisée en ce que la transformation de la matrice de transfert comprend une étape de seuillage dans laquelle tous les éléments de la matrice inférieurs à une valeur de seuil prédéterminée, 5 sont mis à zéro, suivie d'une étape de réorganisation de la matrice de transfert ainsi obtenue, par permutation de ses lignes et colonnes, les permutations sur les lignes et celles sur les colonnes étant identiques. 12. Méthode de sélection de coeurs selon la revendication 10 ou 11, caractérisée 10 en ce que le sous-ensemble de coeurs est sélectionné selon le critère de gain nopt =argmax(rn) où yn = Tr (HnlinH ), N étant le nombre de sous-ensembles de n=1, ,N coeurs, Hn étant la matrice de transfert du canal de transmission réduit aux coeurs du sous-ensemble n, HH étant la matrice transposée conjuguée de Hn et Tr(.) étant la fonction trace. 15 13. Méthode de sélection de coeurs selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que le sous-ensemble de coeurs est sélectionné selon le critère de ( où yn = Tr (finie ), N étant le nombre de sous-ensembles de gain nopt= arg max n=1,..,N Mn / coeurs, Mn étant le cardinal du sous-ensemble n, Hn étant la matrice de transfert du 20 canal de transmission réduit aux coeurs du sous-ensemble n, HH étant la matrice transposée conjuguée de Hn et Tr(.) étant la fonction trace. 14. Méthode de sélection de modes selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que le sous-ensemble de coeurs est sélectionné selon un critère de capacité tir( 25 nopt=argmax(Cn) où Cn = log 1 + e , Mn étant le cardinal du sous-ensemble n=1,..,N m=1 \ M nN 0 / n, y étant le gain du canal de transmission sur le coeur m du sous-ensemble n,P, étant 3025676 20 la puissance d'émission répartie sur les Mn coeurs et No étant la puissance de bruit à la réception sur un coeur. 15. Méthode de sélection de coeurs selon la revendication 10 ou 11, caractérisée 5 en ce que le sous-ensemble de coeurs est sélectionné selon un critère hybride de gain et de capacité n0 =argmax(413(Cn, yn)) où Cn est la capacité du canal de transmission réduit n=1, ,N aux coeurs du sous-ensemble n , yn= Tr (finie ) où Hn étant la matrice de transfert du canal de transmission réduit aux coeurs du sous-ensemble n , H étant la matrice transposée conjuguée de Hn et Tr(.) étant la fonction trace, et où 1(.,.) est une fonction 10 croissante de Cn et yn. 16. Méthode de sélection de coeurs selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée en ce que suite à la sélection du sous-ensemble de coeurs, le degré de modulation des symboles à transmettre sur les différents coeurs est choisi égal à une valeur 15 Q' telle que MlogQ' = M log Q où M est le cardinal de l'ensemble des coeurs avant sélection, M' est le cardinal du sous-ensemble de coeurs sélectionné et Q est le degré de modulation des symboles à transmettre avant la sélection du sous-ensemble de coeurs. 17. Méthode de sélection de coeurs selon l'une des revendications 10 à 15, 20 caractérisée en ce que suite à la sélection du sous-ensemble de coeurs, le degré de modulation des symboles à transmettre sur les différents coeurs est choisi différent pour les différents coeurs du sous-ensemble. 18. Méthode de sélection de coeurs selon l'une des revendications 10 à 17, 25 caractérisée en ce que les symboles à transmettre sont soumis à un codage spatio- temporel, les éléments du code spatio-temporel étant ensuite transmis uniquement sur les coeurs dudit sous-ensemble de modes sélectionné.