Brevet FR3126274A1 — publié le 20230224

La présente invention concerne une méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation. La méthode de transmission utilise un codage IQ spécifique permettant de combattre les effets de la PDL. Les symboles de modulation à transmettre sur les états de polarisation des longueurs d’onde subissent une décomposition en valeurs réelles et valeurs imaginaires (220). Une première transformation linéaire orthogonale est appliquée (230-1) au vecteur des valeurs réelles ainsi obtenu et une seconde transformation linéaire orthogonale (230-2), distincte de la première, est appliquée au vecteur des valeurs imaginaires ainsi obtenu. Un scalaire complexe solution d’un polynôme irréductible de dans est multiplié au premier ou au second vecteur transformé avant que les deux vecteurs transformés ne soient sommés (240) pour fournir un vecteur de symboles d’émission destinés à moduler les différents états de polarisation des canaux WDM. Fig. 2 MÉTHODE DE CODAGE IQ POUR SYSTÈME DE COMMUNICATION WDM SUR FIBRE OPTIQUE La présente invention concerne le domaine des communications sur fibres optiques et plus particulièrement les communications à multiplexage en longueur d’onde ou WDM ( Wavelength Division Multiplexing ). Etat de la technique antérieure Les systèmes de communication WDM sur fibres optiques couramment utilisés atteignent des débits de transmission de l’ordre de plusieurs Tb/s. Différents types de systèmes WDM sont connus dans l’état de la technique, certains étant définis en longueurs d’onde (CWDM pour Coarse Wavelength Division Multiplexing ) et d’autres, plus récents, étant définis en fréquences (DWDM pour Dense WDM). La différence entre les systèmes CWDM et DWDM est essentiellement l’espacement entre canaux de transmission. Lorsque les canaux de transmission sont jointifs voire chevauchants, on parle respectivement de supercanal WDM ( superchannel ) et de supercanal de Nyquist ( Nyquist superchannel ). Le terme WDM sera employé dans la suite dans son acception générale et couvrira les différents types de systèmes précités. Le recours à des ordres de modulation élevés ainsi que le multiplexage sur polarisations orthogonales ont permis d’accroître encore davantage la capacité de ces systèmes de communication mais ces progrès se heurtent désormais à différentes limitations. Tout d’abord, l’accroissement de la densité des canaux de transmission WDM et corrélativement le rapprochement des sous-porteuses, conduit à une augmentation du niveau d’interférence inter-canal ou ICI ( Inter Channel Interference ). Cette interférence peut être combattue en adoptant une mise en forme idéalement rectangulaire des canaux dans le domaine fréquentiel, autrement dit par une forme d’onde selon une fonction sync dans le domaine temporel (mise en forme dite de Nyquist). Bien entendu, en pratique la mise en forme est imparfaite et une interférence inter-canal résiduelle subsiste. Ensuite, différents phénomènes de dispersion tels que la dispersion chromatique ou CD ( Chromatic Dispersion ), la dispersion de polarisation ou PMD ( Polarization Mode Dispersion ) et l’atténuation dépendante de la polarisation ou PDL ( Polarization Dependent Loss ) augmentent le taux d’erreur (BER) dans les différents canaux. Or, si les deux premiers peuvent être compensés de manière numérique à la réception, le dernier ne peut l’être en raison de son caractère non-unitaire, ce qui dégrade les performances des systèmes de transmission WDM en termes de BER en fonction du débit, et donc de capacité de transmission. Il a été proposé dans la thèse d’Elie Awad intitulée « Emerging space-time coding techniques for optical fiber transmission systems », publiée en 2015, de recourir à des techniques de codage spatio-temporel pour combattre la dégradation de la capacité de transmission due à la PDL. Toutefois ces techniques de codage complexifient l’émetteur et le récepteur puisque le bloc de symboles d’information à transmettre est codé sur plusieurs intervalles de transmission successifs ou TTIs ( Time Transmission Intervals ) et, de manière plus générale, sur plusieurs utilisations de canal ou CUs ( Channel Uses ). Une méthode de précodage sur polarisations orthogonales pour combattre la réduction de capacité en raison de la PDL a été décrite dans l’article de C. Zhu et al. intitulé « Improved polarization dependent loss tolerance for polarization multiplexed coherent optical systems by polarization pairwise coding » publié dans J. Lightwave Technology, vol. 34 no. 8, pages 1746-1753, 2016. Cette méthode de précodage sur polarisations orthogonales a été illustrée schématiquement en . Les symboles d’information (mots binaires) à transmettre sont convertis en symboles d’une constellation de modulation dans les modulateurs -aire à symbole 110-1 et 110-2. Les symboles de modulation obtenus, font ensuite l’objet d’une rotation d’angle dans le plan complexe au moyen des modules de rotation respectifs 120-1 et 120-2 pour obtenir des symboles tournés, . La partie réelle du premier symbole tourné et la partie réelle du second symbole tourné sont combinées en 130-1 pour fournir un premier symbole d’émission, , porté par une première composante de polarisation (par exemple un état de polarisation horizontale). De manière similaire, la partie imaginaire du premier symbole tourné et la partie imaginaire du second symbole tourné sont combinées en 130-2 pour fournir un second symbole d’émission , porté par une seconde composante de polarisation orthogonale à la première (par exemple un état de polarisation verticale). Le signal lumineux dont les composantes de polarisation orthogonales ont été respectivement modulées par les symboles d’émission , est ensuite transmis sur la fibre optique. La méthode de précodage décrite dans cet article ne s’applique toutefois qu’à un système de transmission à une seule porteuse et non à un système de transmission WDM. Un objet de la présente invention est par conséquent de proposer une méthode de transmission WDM sur fibre optique qui permette d’atteindre des capacités de transmission élevées en dépit de la PDL et de l’interférence entre canaux adjacents tout en ne requérant qu’une seule utilisation de canal de transmission pour transmettre un bloc de symboles d’information. Présentation de l’invention La présente invention est définie par une méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation, destinée à transmettre, pendant une utilisation de canal, symboles appartenant à une constellation de modulation dans le plan complexe, étant le nombre de canaux WDM utilisés pour la transmission, ladite méthode étant originale en ce que : lesdits symboles subissent une séparation en partie réelle et partie imaginaire pour fournir un premier vecteur constitué des parties réelles de ces symboles et un second vecteur constitué des parties imaginaires de ces mêmes symboles ; une première transformation linéaire orthogonale est appliquée au premier vecteur pour fournir un premier vecteur transformé ; une seconde transformation linéaire orthogonale, distincte de la première, est appliquée au second vecteur pour fournir un second vecteur transformé ; un scalaire complexe, solution d’un polynôme irréductible de dans est multiplié au premier ou bien au second vecteur transformé, avant que les deux vecteurs transformés ne soient sommés pour fournir un vecteur constitué de symboles d’émission complexes, chaque symbole d’émission complexe modulant un premier état et un second état de polarisation d’un canal WDM. Selon un mode préférentiel de réalisation, la première transformation linéaire est la composition d’une première rotation avec une première permutation non triviale et/ou une première réflexion non triviale dans et que la seconde transformation linéaire est la composition d’une seconde rotation avec une seconde permutation non triviale et/ou une seconde réflexion non triviale dans . Selon un premier exemple, la première permutation peut être composée d’une pluralité paire de transpositions et que la seconde permutation est composée d’une pluralité impaire de transpositions, ou réciproquement. La première rotation et la seconde rotation peuvent être choisies identiques. Alternativement, la première transformation linéaire orthogonale peut être choisie égale à l’identité. Quel que soit le mode de réalisation, le scalaire complexe, , peut être avantageusement choisi tel que ne soit pas un réel positif. Le scalaire complexe peut par exemple être égal à avec . Dans ce cas, le le nombre peut être choisi impair avec . Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture d’un mode de réalisation préférentiel de l’invention, décrit en référence aux figures jointes parmi lesquelles : , déjà décrite, représente de manière schématique un dispositif de transmission sur fibre optique utilisant un pré-codage sur deux polarisations orthogonales ; représente de manière schématique un dispositif de transmission WDM sur fibre optique à codage IQ selon un mode général de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique un dispositif de transmission WDM sur fibre optique à codage IQ selon un mode préférentiel de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique un dispositif de transmission WDM sur fibre optique à codage IQ selon un premier exemple de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique un dispositif de transmission WDM sur fibre optique à codage IQ selon un second exemple de réalisation de l’invention ; montrent le gain apporté par un dispositif de transmission WDM selon l’invention pour différentes hypothèses de nombre de canaux ; montrent le gain apporté par un dispositif de transmission WDM selon l’invention pour différentes hypothèses de PDL dans la fibre optique. Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation, destinée à transmettre, pendant une utilisation de canal, symboles appartenant à une constellation de modulation dans le plan complexe, étant le nombre de canaux WDM utilisés pour la transmission, caractérisée en ce que : lesdits symboles subissent une séparation en partie réelle et partie imaginaire (220-520) pour fournir un premier vecteur constitué des parties réelles de ces symboles et un second vecteur constitué des parties imaginaires de ces mêmes symboles ; une première transformation linéaire orthogonale (230-1,..,430-1) est appliquée au premier vecteur pour fournir un premier vecteur transformé ; une seconde transformation linéaire orthogonale (230-2,..,530-2), distincte de la première, est appliquée au second vecteur pour fournir un second vecteur transformé ; un scalaire complexe, solution d’un polynôme irréductible de dans est multiplié au premier ou bien au second vecteur transformé, avant que les deux vecteurs transformés ne soient sommés pour fournir un vecteur constitué de symboles d’émission complexes, chaque symbole d’émission complexe modulant un premier état et un second état de polarisation d’un canal WDM. Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première transformation linéaire est la composition d’une première rotation avec une première permutation non triviale et/ou une première réflexion non triviale dans et que la seconde transformation linéaire est la composition d’une seconde rotation avec une seconde permutation non triviale et/ou une seconde réflexion non triviale dans . Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première permutation est composée d’une pluralité paire de transpositions et que la seconde permutation est composée d’une pluralité impaire de transpositions, ou réciproquement. Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première rotation et la seconde rotation sont identiques. Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première transformation linéaire orthogonale est l’identité. Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le scalaire complexe, est choisi tel que ne soit pas un réel positif. Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le scalaire complexe est égal à avec . Méthode de transmission WDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le nombre est impair avec .