Brevet FR3126273A1 — publié le 20230224

La présente invention concerne une méthode de transmission SDM 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 canaux spatiaux élémentaires 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 spatiaux élémentaires. Fig. 2 MÉTHODE DE CODAGE IQ POUR SYSTÈME DE COMMUNICATION SDM SUR FIBRE OPTIQUE La présente invention concerne le domaine des communications sur fibres optiques et plus particulièrement les communications à multiplexage spatial ou SDM ( Spatial Division Multiplexing ). Etat de la technique Les progrès réalisés ces dernières années en matière de réduction d’atténuation dans les fibres optiques monomodes ont permis à ces dernières d’atteindre quasiment leurs capacités de transmission théoriques. Les systèmes de communication optique à multiplexage spatial (SDM) basés sur des fibres optiques multimodes et/ou de type multicœur (voire des faisceaux de fibres monomodes à épaisseur de gain réduite assimilés dans la suite à des fibres optiques multicœur) permettent de dépasser cette limite en mettant à profit un mutliplexage spatial entre différents modes et/ou entre différents cœurs d’une fibre optique. Le recours à des ordres de modulation élevés ainsi que le multiplexage sur polarisations orthogonales ont permis d’accroître encore davantage la capacité des systèmes de communication SDM mais ces progrès se heurtent désormais à différentes limitations. Tout d’abord, l’accroissement du nombre de modes/ cœurs conduit à une augmentation du niveau d’interférence entre les canaux élémentaires associés aux différents modes/ coeurs. Ensuite, différents phénomènes de dispersion tels que dispersion de mode ou MDL ( Mode Dispersion Loss ), la dispersion de cœur ou CDL ( Core Dispersion Loss ), 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 effets dus à la MDL, CDL et PMD peuvent être compensés de manière numérique à la réception, ceux dus à la PDL ne peut l’être en raison de son caractère non-unitaire, ce qui dégrade les performances des systèmes de transmission SDM en termes de BER en fonction du débit, et donc de capacité de transmission. Il a été proposé dans la thèse d’Akram Abouseif intitulée « Emerging DSP techniques for multi-core 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 CDL. 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 ). De manière similaire, il a été proposé dans la thèse de El Mehdi Amhoud et al. intitulée « Techniques de codage pour le multiplexage spatial sur les systèmes fibres optiques», 2018, de recourir à des techniques de codage spatio-temporel pour combattre la dégradation de la capacité de transmission due à la MDL. 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 sur fibre optique monomode/ monocœur et non à un système de communication optique SDM. Un objet de la présente invention est par conséquent de proposer une méthode de transmission SDM sur fibre optique (multimode et/ou multicœur) qui permette d’atteindre des capacités de transmission élevées en dépit de la PDL et de l’interférence entre canaux spatiaux élémentaires (interférence entre différents modes et/ou différents cœurs) 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 SDM 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 spatiaux élémentaires 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 spatial élémentaire. 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 . La première permutation peut être composée d’une pluralité paire de transpositions et la seconde permutation peut alors être composée d’une pluralité impaire de transpositions, ou réciproquement. Par exemple, la première rotation et la seconde rotation sont identiques. Selon un exemple de réalisation, la première transformation linéaire orthogonale est l’identité. Quel que soit le mode de réalisation le scalaire complexe, tel que ne soit pas un réel positif. Par exemple, le scalaire complexe est égal à avec . Dans ce cas, le nombre est avantageusement choisi impair avec . Les canaux spatiaux élémentaires peuvent être des modes de propagation dans la fibre optique. Lorsque la fibre optique est de type multicœur, les canaux spatiaux élémentaires peuvent être constitués de différents cœurs de ladite fibre 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 une technique de pré-codage sur deux polarisations orthogonales ; représente de manière schématique un dispositif de transmission SDM sur fibre optique à codage IQ selon un mode général de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique un dispositif de transmission SDM sur fibre optique à codage IQ selon un mode préférentiel de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique un dispositif de transmission SDM sur fibre optique à codage IQ selon un premier exemple de réalisation de l’invention ; représente de manière schématique un dispositif de transmission SDM sur fibre optique à codage IQ selon un second exemple de réalisation de l’invention ; montre sur un exemple le gain apporté par un dispositif de transmission SDM selon l’invention. Méthode de transmission SDM 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 spatiaux élémentaires 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 spatial élémentaire. Méthode de transmission SDM 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 SDM 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 SDM 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 SDM 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 SDM 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 SDM 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 SDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le nombre est impair avec . Méthode de transmission SDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les canaux spatiaux élémentaires sont des modes de propagation dans la fibre optique. Méthode de transmission SDM sur fibre optique à dualité de polarisation selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la fibre optique est de type multicœur et que les canaux spatiaux élémentaires sont différents cœurs de ladite fibre.