使用空间复用的安全数据传输的制作方法
【专利摘要】一种示例发射机，包括编码器、多个调制器和空间复用器。编码器配置用于将一个或多个输入比特流编码为多个编码比特流，该多个编码比特流被提供作为输出。每个调制器配置用于接收和调制该多个编码比特流中相应的比特流以及提供经调制的输出信号。空间复用器配置用于对该多个经调制的输出信号进行空间复用以插入在空间复用波导上。经调制的输出信号可以被插入在多模光纤的模式上或者多芯光纤的纤芯上。在一个实施例中，对应于该一个或多个输入比特流的该多个空间复用的经调制的输出信号中的子集必须被同时地、空间选择性地检测，以便恢复第一输入比特流。
【专利说明】使用空间复用的安全数据传输
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求享有2011年I月9日提交的美国临时申请N0.61/431,040的权益。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请的主题涉及2011年3月31日提交的、代理所卷号809508、发明人为PeterJ.Winzer 以及标题为“SECURE DATA TRANSMISSION USING SPATIAL MULTIPLEXING(使用空间复用的安全数据传输)”的美国专利申请N0.13/077, 056的主题，该申请通过引用将其全文包含于此。
【技术领域】
[0005]本发明涉及光传输设备，并且更具体但不排他性地涉及支持使用空间复用的数据传输的设备。
【背景技术】
[0006]本小节介绍可以有助于更好地理解所公开的发明的诸多方面。因此，本小节的叙述应从此角度阅读，而不应理解为承认什么是现有技术或者什么不是现有技术。
[0007]当今的光纤光学传输系统基于单偏振或偏振复用的单横模传输，或者基于多模传输，在多模传输中，所有模式基本上携带相同的数据。这两种系统都易被分接，其中通过弯曲传输光纤使得少量光在局部弯曲处被耦合出来而进行分接。被分接出的光继而在光纤弯曲的位置处通过灵敏接收机进行检测，从而为窃听者提供对通过该光纤传输的整个波分复用(WDM)谱的访问。该少量的额外损失在位于传输光纤末端的合法接收机处不容易被检测到，这使得窃听者不会被察觉。
[0008]在2008 年 I 月 24 日公开的、标题为 “ Intrusion Detection in Optical FiberNetworks (光纤网络中的入侵检测)”、D.Butler等人的美国专利申请公开N0.2008/001888中提供了检测单模光纤系统中窃听者的存在的方法，该申请通过引用将其全文包含于此，其中传输以若干个光波长进行，并且这些波长之间的差分损耗的变化用作对窃听者的存在的指示。
【发明内容】
[0009]下文提供所公开主题的简要概述，以便提供对所公开主题的某些方面的理解。此概述并不是对所公开主题的穷尽性的概览，也不旨在识别所公开主题的关键或决定性元素，并且不旨在描绘所公开主题的范围。其唯一目的在于以简化形式提供一些概念，作为后面讨论的更详细描述的序曲。
[0010]上面在说明书【背景技术】部分中描述的系统具有至少两个重要的危害。首先，单模光纤和传统的多模光纤本质上易于受到弯曲感应的分接。其次，使用嵌入式光学放大器的系统通常将均衡所有波长的放大信号的功率水平，并且因此将会把波长相关的损耗差分转换为信噪比(SNR)差分，后者继而阻止了通过接收机处的单个差分损耗测量来检测窃听者。
[0011]而且，尽管基于量子的用于获得物理层安全的技术可能从根本上对于窃听是鲁棒的，但是它们不兼容光学放大的传输基础设施，这严重地限制了它们的范围以及它们在实际商业网络中的适用性。
[0012]本文所提供的实施例解决了与基于经典光学通信、使用物理层安全来传输数据相关联的一个或多个危害，而无需求助于诸如量子密钥分发之类的量子加密技术。本文公开的一个或多个实施例允许空间复用的(例如多芯或多模)光纤上的安全物理层传输。其他公开的实施例提供了通过使用空间分辨的差分损耗或信噪比(SNR)测量，来识别分接到这种用于这种空间复用物理层传输的光纤中的窃听者的存在的能力。
[0013]在一个实施例中，一种发射机包括编码器、多个调制器和空间复用器。编码器配置用于将一个或多个输入比特流编码为多个编码比特流并且提供这多个编码比特流作为输出。多个调制器中的每个调制器配置用于接收该多个编码比特流中的相应编码比特流，对该多个编码比特流中的此相应编码比特流进行调制，以及提供经调制的输出信号。空间复用器配置用于对多个经调制的输出信号进行空间复用以插入在空间复用波导上。
[0014]空间复用器可以配置用于向多模光纤的一个模式或者多芯光纤的一个纤芯提供空间复用的多个经调制的输出信号中的至少一个。调制器可以使用如下来执行调制:偏振复用复数值的光调制格式、强度调制的光调制格式、开/关键控、偏振复用正交相移键控、或者偏振复用正交幅度调制。也可以利用其他调制格式。
[0015]在一个实施例中，恢复一个或多个输入比特流要求对应于待检测的一个或多个输入比特流的该多个空间复用的经调制的输出信号中的所有输出信号必须被同时地、空间选择性地检测。在另一实施例中，对应于一个或多个输入比特流的该多个空间复用的经调制的输出信号中的子集必须被同时地、空间选择性地检测，以便恢复第一输入比特流。
[0016]在一个实施例中，编码器按照多个编码比特流的比特的奇偶性对该一个或多个输入比特流的信息进行编码，并且该多个调制器配置用于针对相同的发射波长并且在相同的符号时隙内的所有模式或纤芯，对该多个编码比特流进行调制。在另一实施例中，该多个调制器配置用于针对不同发射波长的每个模式或纤芯，对该多个编码比特流进行调制。在又一实施例中，该多个调制器配置用于针对多个不同符号时隙内的模式或纤芯，对该多个编码比特流进行调制。
[0017]编码器可以按照包含在多个编码比特流的比特中的信息的逻辑组合或代数组合对该一个或多个输入比特流进行编码。逻辑组合可以包括编码比特流的比特之间的“与”、“或”或者“异或”运算；代数组合可以包括编码比特流的比特之间的代数和、差或者积。
[0018]在一个实施例中，发射机包括模式选择性检测器，配置用于将从空间复用波导接收到的多个模式转换成多个编码比特流，其中编码比特流的数目小于或等于模式的数目；以及解码器，配置用于执行编码器的反向操作，解码器配置用于根据多个编码比特流产生一个或多个输出比特流。
[0019]在一个实施例中，一种用于安全传输的方法，包括:通过编码器跨多个编码比特流对一个或多个输入比特流进行编码；通过调制器对多个编码比特流中的相应比特流进行调制以形成多个经调制的信号；以及通过空间复用器对多个经调制的输出信号进行空间复用以插入到空间复用波导上。该方法还可以包括将多个空间复用的经调制的信号插入到空间复用波导中。
[0020]在其他实施例中，空间复用波导可以是多模光纤或多芯光纤。另一实施例的调制可以利用偏振复用复数值光调制格式、强度调制光调制格式、开/关键控、偏振复用正交相移键控或者偏振复用正交幅度调制等等。
[0021]在一个实施例中，恢复一个或多个输入比特流可以要求同时地且空间选择性地检测对应于待检测的一个或多个输入比特流的该多个空间复用的经调制的输出信号中的所有输出信号。在另一实施例中，对应于一个或多个输入比特流的该多个空间复用的经调制的输出信号中的子集必须被同时地、空间选择性地检测，以便恢复第一输入比特流。
[0022]在一个实施例中，按照多个编码比特流的比特的奇偶性对该一个或多个输入比特流的信息进行编码。在各种实施例中，调制可以针对相同的发射波长并且在相同的符号时隙内的所有模式或纤芯，对该多个编码比特流进行调制；可以针对不同发射波长的每个模式或纤芯，对该多个编码比特流进行调制；或者可以针对多个不同符号时隙内的模式或纤芯，对该多个编码比特流进行调制。调制可以包括按照包含在多个编码比特流的比特中的信息的逻辑组合或代数组合对该一个或多个输入比特流的信息进行调制。
[0023]在一个示例实施例中，接收机包括模式选择性检测器，配置用于将从空间复用波导接收到的多个模式转换成多个编码比特流，其中编码比特流的数目小于或等于模式的数目；以及解码器，配置用于根据多个编码比特流的比特的奇偶性对该一个或多个输出比特流的信息进行解码，其中该多个编码比特流针对所有模式以相同的发射波长并且在相同的符号时隙内提供。
[0024]该多个模式可以以如下格式接收:偏振复用复数值光调制格式、强度调制光调制格式、开/关键控格式、偏振复用正交相移键控格式或者偏振复用正交幅度调制格式等等。
[0025]在一个实施例中，恢复一个或多个输出比特流要求对应于该一个或多个输出比特流的该多个模式中的所有模式被同时地、空间选择性地检测。在另一实施例中，对应于该一个或多个比特流的该多个模式中的子集必须被同时地、空间选择性地检测，以便恢复第一输入比特流。
[0026]解码器可以配置用于根据该多个编码比特流的比特的奇偶性为该一个或多个输出比特流解码信息。解码器可以基于包括在编码比特流的比特之间执行的“与”、“或”或者“异或”运算中的至少一个的逻辑组合来为该一个或多个输出比特流解码信息。在另一实施例中，解码器配置用于基于包括在编码比特流的比特之间的代数和、差或积中的至少一个的代数组合来为该一个或多个输出比特流解码信息。
[0027]在一个实施例中，接收机包括测量模块，用于测量从空间复用光纤接收到的多个模式的参数，其中参数是功率或信噪比(SNR);差值计算器，用于在子集模式中和/或已知的未受干扰参数集合中比较所测量的参数并确定差值，其中子集包括至少一个模式；以及阈值和警报模块，用于在差值超出界限时设置警报指示。阈值和警报模块可以配置用于在差值变化量大于阈值时设置警报指示。
[0028]示例方法包括:在接收机处接收空间复用信号；测量该空间复用信号的每个模式的参数，其中参数是功率或信噪比(SNR);在模式子集中和/或已知的未受干扰参数集合中比较所测量的参数并确定差值，其中子集包括至少一个模式；以及在差值超出界限时设置警报指示。当差值变化量大于阈值时，可以确定差值超出界限。该方法可以光学地或者电子式地执行。
[0029]在一个实施例中，该方法还包括:将在空间复用信号中接收到的多个模式转换成多个编码比特流，其中编码比特流的数目小于或等于模式的数目；以及根据多个编码比特流的比特的奇偶性为该一个或多个输出比特流解码信息，其中该多个编码比特流针对所有模式以相同的发射波长并且在相同的符号时隙内提供。在一个实施例中，对应于该一个或多个比特流的该多个模式中的子集必须被同时地、空间选择性地检测，以便恢复第一传输的比特流。
[0030]一个示例装置包括:模式选择性检测器，用于检测空间复用信号的多个模式；测量模块，用于测量该空间复用信号的多个模式的参数，其中参数是功率或信噪比(SNR);差值计算器，用于在子集模式中和/或已知的未受干扰参数集合中比较所测量的参数并确定差值，其中子集包括至少一个模式；以及阈值和警报模块，用于在差值超出界限时设置警报指示。模式选择性检测器、测量模块、差值计算器和阈值和警报模块中的至少一个可以是光学元件。模式选择性检测器、测量模块、差值计算器和阈值和警报模块中的至少一个是电学元件。
[0031]在一个实施例中，该装置还包括如下至少之一:模式选择性检测器，配置用于根据多个编码比特流的比特的奇偶性为一个或多个输出比特流解码信息，其中该多个编码比特流针对所有模式以相同的发射波长并且在相同的符号时隙内提供。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]根据下文给出的详细描述以及附图，将更为全面地理解示例实施例，附图中相同的元件由相同的附图标记表示，附图仅作为示例方式给出，因此不是限制示例实施例，其中:
[0033]图1图示了包括示例发射机、光学链路和接收机的用于安全数据传输的示例系统；
[0034]图2图示了用于确定光纤分接窃听者的存在的RX侧的检测机制。
【具体实施方式】
[0035]现在将参考附图更加全面地描述本发明的各种示例实施例，应当注意，此处公开的特定结构和功能细节仅仅是代表性地，目的在于描述示例实施例。示例实施例可以具体化为多种备选形式，而不应当理解为仅局限于此处阐述的实施例。
[0036]将会理解，虽然此处可能使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应当被这些术语限制，因为这些术语仅用于将元素彼此区分开。例如，第一元素可以命名为第二元素，并且类似地，第二元素可以命名为第一元素，而不会偏离示例实施例的范围。而且，第一元素和第二元素可以通过能够提供独立的第一和第二元素的必要功能的单个元素来实现。
[0037]如在此说明书中使用的，术语“和”既可以用作连词的意思又可以用作分隔的意思，并且其包括一个或多个相关联的列出项目中的任何一个以及所有组合。还可以理解，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”当在此使用时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或者附加。
[0038]除非另外定义，否则此处所使用的所有术语(包括技术和科学术语)与示例实施例所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同。还应注意，在一些备选实现中，所提到的功能/动作可以不按照附图中提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个附图可能实际上基本上并发地执行，或者有时可能以相反顺序执行。
[0039]根据本发明的公开实施例，多芯或多模光波导中的空间复用用于物理层数据安全。图1图示了包括示例发射机110、光学链路130和接收机150的用于安全数据传输的示例系统100。如图1所示，一个或多个安全比特流102按如下方式通过发射机110编码到由空间复用波导130支持的Mtx ≤ M个模式或纤芯104中，使得需要同时地和/或空间选择性地检测该模式/纤芯中的所有(或其子集)，以便在接收机150处访问所发射的信息。如所提及的，空间复用波导130可以是多模或多芯光纤。
[0040]在下文更详细地描述通过发射机110处的编码器106进行编码的步骤时，通过发射机Iio处的调制器108进行调制的步骤使用强度调制的光调制格式(诸如开/关键控)，或者更一般地偏振复用复数值光调制格式(诸如偏振复用正交相移键控或正交幅度调制等等）。
[0041]关于通过发射机110处的模式整形器112进行的模式整形的步骤，用于以模式选择性方式来发射和接收信息的方法公开于美国专利申请公开N0.2010/0329670中，其发明人为R.Essiambre等人,2010年12月30日公开，标题为“Receiver For OpticalTransverse-Mode-Multiplexed Signals (用于光横模复用信号的接收机)”,以及美国专利申请公开N0.2010/0329671中，其发明人为R.Essiambre等人，2010年12月30日公开，标题为“Transverse-Mode-Multiplexing For Optical Communication Systems (用于光通信系统的横模复用)”，这两个申请通过引用将其全文包含于此。特别地，在本发明的一个实施例中设想了在每个模式上执行偏振复用WDM传输的可能性，虽然出于图示清晰的原因这并未在附图中示出。
[0042]在图1中，图示的发射机110包括编码器106、多个调制器108和模式整形器112。编码器106将一个或多个输入比特流102编码成多个编码比特流114，并且将该多个编码比特流提供作为编码器的输出。多个调制器108中的每一个接收该多个编码比特流114中的相应编码比特流，对该多个编码比特流中的相应编码比特流进行调制，以及提供经调制的输出信号116。模式整形器112将该多个经调制的输出信号116进行空间复用，以插入在空间复用波导130上。
[0043] “Μτχ”、“M”和“Μκχ”，也即发射机发射104的模式数目、波导支持的模式数目(未明显示出)和接收机150提取156的模式数目可以是不同的。显然，MTX、MKX可以≤M。这些发射的模式数目与提取的模式数目之间的差通过图1中图示的光纤的输入和输出处的变化的箭头数目来指示。
[0044]关于编码步骤，在此上下文中可以设想很多空间扩展码。一种可能的码按照以相同发射波长并且在相同的符号时隙内、在所有模式/纤芯或其子集上发射的比特的奇偶性，对输入比特流进行编码。除非输入比特流跨其扩展的所有模式/纤芯被正确地且同时地检测，否则不能确定得到的信息比特的奇偶性并且因此输入比特流保持安全。另一种码按照以不同发射波长和/或在不同符号时隙内、利用在传播期间发生的时变和波长相关模式耦合、在所有模式/纤芯或其子集上发射的比特的奇偶性，对输入比特流进行编码。例如，模式I可以总是在Iambdal发射,模式2在lambda2,模式3在lambda3,等等。例如,模式2可以与模式I间隔3个时隙发射，模式3可以与模式I间隔40个时隙发射，等等。
[0045]代替于使用“奇偶性”对输入比特流的信息进行编码，又一种码按照包含在每个采用的模式中的信息的逻辑组合或代数组合来对信息进行编码，诸如模式比特流之间的逻辑“和”、“或”或者“异或”组合的组合，或者代数和、差、积等。备选地，每个输入比特流可以被直接发射到M个模式(或模式子集)之一中，同时一个或多个其他模式被用于发射其他信号(例如，随机或信息承载信号；例如，用于纠错方案的冗余)，这些其他信号可以充当光纤分接攻击时的干扰。可以结合空间复用传输使用的不同安全编码方案的适用性对于本领域技术人员而言是显然的。注意，如上所提到的，在一个实施例中，编码器106充当比特流102的穿通设备(也即，编码器基本上不做什么来修改输入比特流的格式；换言之，不修改输入比特流的内容而是仅仅提供与从编码器输出的一个或多个编码比特流(至少名称上如本文描述的)具有相同形式的输入比特流)，并且此时，发射机和通信系统的这种实施例所提供的安全性依赖于在传输期间光纤中存在多个比特流这一事实。
[0046]在空间复用的多芯或多模光纤中，波导弯曲将导致轻微泄漏到光纤外，类似于单模或传统的多模光纤。然而，在光纤分接过程期间，信息的空间度将严重退化或者甚至完全丧失。因此，由于光纤分接窃听者将不再能够正确地解码在个体模式上传输的信息，必然会使得安全信息对于光纤分接窃听者毫无用处。
[0047]在图1中，所图示的示例接收机150包括模式选择性检测器152和解码器154。在一个实施例中，模式选择性检测器152被配置用于将从空间复用光纤130接收到的Mkx个模式156转换成多个(K个)编码比特流158 (其中K小于或等于M，M是波导支持的模式数目)，并且解码器154被配置用于提供在对应的发射机处的任何编码器的反向操作，以及用于从该K个编码比特流产生一个或多个输出比特流160。在另一实施例中，模式选择性检测器152被配置用于将从空间复用光纤接收到的多个模式(也即，多个接收的模式156)转换成多个编码比特流158，其中编码比特流的数目小于或等于模式的数目，并且解码器154被配置用于根据该多个编码比特流的比特的奇偶性对一个或多个输出比特流160的信息进行解码，该多个编码比特流对应于要被恢复的、针对所有模式/纤芯以相同的发射波长并且在相同的符号时隙内提供的信号。
[0048]图2图示了用于确定光纤分接窃听者的存在的RX侧的检测机制。作为附加方面并且如图2中所示，通过测量接收模式之间相比于未受干扰操作的损耗差分(或者，在使用光学放大的系统中，测量相比于未受干扰操作的SNR差分)，可以在合法通信接收机200处检测窃听者的存在。可以使得这两个物理量均对接收机可用，例如，通过作为一些空间复用接收机的一体部分的模式去卷积多输入多输出(MMO)数字信号处理算法，或者通过光学模式分离之后的光功率或SNR测量(例如，在具有基本上解耦纤芯的多芯光纤的情况下，针对其的MMO信号处理不是必需在接收机处实现)。因此，根据此处公开的原理的窃听者检测装置可以实现为单机设备200或者作为接收机200的一部分。
[0049]每当测量的功率或SNR差分从其额定(未被分接的)值偏离一可调整不确定性余量时，接收机推断存在光纤弯曲并且触发警报以警告操作者可能存在窃听者。取决于系统配置，差分功率或SNR测量也可以基于K个空间模式和L个波长的任何混合组合。[0050]图2图示了用于确定光纤分接窃听者的存在的示例装置。如所示，装置200包括模式选择性检测器210，用于检测空间复用信号的多个模式212 ;测量设备214，用于测量空间复用信号的多个模式的参数，其中参数是功率或信噪比(SNR);差值计算器216，用于在子集模式中和/或已知的未受干扰参数集合中比较所测量的参数并确定差值，其中子集包括至少一个模式；以及阈值和警报设备，用于在差值超出界限时设置警报指示220。阈值和警报模块可以配置用于在差值变化量大于阈值时设置警报指示。模式选择性检测器、测量模块、差值计算器和阈值和警报模块中的至少一个可以是光学元件。模式选择性检测器、测量模块、差值计算器和阈值和警报模块中的至少一个是电学元件。
[0051]例如，在一个实施例中可以使用在上文引用的Essiambre等人的专利申请中公开的MIMO DSP。MIMO DSP算法的一个附带结果可以是差分损耗和差分SNR。因此，所提议方法的步骤可以全电子式地完成。在基本上解耦的多芯的情况下，不会使用MMO DSP0因此，在一个实施例中，图1的接收机160可以光学地分接出从每个纤芯接收到的光的一小部分(未示出分接)。分接出的光继而可以被光学地分析，例如通过光功率测量、波长分辨光SNR测量，等等。(这些监视技术本身对于本领域技术人员而言是已知的。)一旦测量了功率或SNR，方法的剩余步骤可以电子式地完成(参数比较、阈值、警报)。当然，混合解决方案也是可以的。
[0052]在一个实施例中，方法包括接收空间复用信号；测量该空间复用信号的每个模式的参数，其中参数是功率或信噪比(SNR);在模式子集中和/或已知的未受干扰参数集合中比较所测量的参数并确定差值集合，其中模式子集包括至少一个模式；以及在差值集合指示超出界限状况时设置警报指示。
[0053]针对上述参数比较和差值确定存在三个方面。在一个实施例中，差值可以是仅在测量的参数之中比较。在另一实施例中，差值基于在测量的参数与对应额定(未受干扰)值(例如存储在查找表中的额定值)之间进行的比较来确定。在又一实施例中，比较使用上述两种比较方法的组合。
[0054]当差值的和或者个体差值变化超过阈值的量时，差值集合可以被确定为超出界限。阈值可以是用户定义的安全性阈值，从而超级敏感用户可以将此阈值设置得非常严并且接受偶尔的错误警报，而不那么敏感的用户可以将此阈值设置得比较宽松并且避免错误警报。
[0055]尽管已经参考图示实施例描述了本发明，但是此描述不旨在于从限制意义上进行解释，而是仅作为示例性的实施例。
[0056]本发明的实施例可以实现为基于电路的处理，包括可能的单个集成电路上的实现。
[0057]除非以其他方式明确指出，每个数字值和范围应当解释为近似，如同词语“大约”出现在值或范围的值之前一样。
[0058]还将理解，本领域技术人员可以对已经对其进行描述和图示以便解释本发明的本质的部件的细节、材料和布置做出各种变化，而不偏离所附权利要求中表述的本发明的范围。
[0059]权利要求中附图标号和/或附图参考标注的使用旨在于标识所请求保护主题的一个或多个可能的实施例，以便帮助解释权利要求。这种使用不被解释为将这些权利要求的范围必然限制为对应附图所示出的实施例。
[0060]尽管所附方法权利要求(如果存在的话)以具有对应标签的特定顺序记载了步骤，除非权利要求的记载以其他方式暗示用于实现这些部分的一些或全部的特定顺序，否则这些步骤不是必然旨在于限制为以该特定顺序实现。
[0061]此处使用的“ 一个实施例”或“一实施例”是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中各处的出现不是必然所有都指代同一实施例，单独或备选实施例也不是必然与其他实施例相互排斥。这同样适用于术语“实现”。
[0062]同样为了描述的目的，术语“耦合”、“耦接”、“被耦合”、“连接”、“联接”或“连接的”
是指本领域已知或将来开发的允许能量在两个或更多元件之间传递的任何方式，并且可以设想插入一个或多个附加元件，尽管不是必需的。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示着没有这种附加元件。
[0063]权利要求所覆盖的实施例局限于这样的实施例:(1)其被本说明书所支持(enabled)，以及(2)对应于法定主题。不支持的实施例以及对应于非法定主题的实施例被明确放弃，即使它们形式上落入权利要求的范围中。
[0064]说明书和附图仅仅图示了本发明的原理。因此将会理解，本领域普通技术人员将能够设计出各种布置，尽管这些布置未在本文中明确描述或示出，但是这些布置具体化本发明的原理并且包括在本发明的精神和范围之内。而且，本文所记载的所有示例原则上旨在于清楚地仅出于教学目的以帮助读者理解发明人所贡献的本发明的原理和概念以促进本领域，并且应当理解为不限制于这种具体记载的示例和条件。而且，本文中记载原理、方面和本发明实施例以及本发明特定示例的所有陈述旨在于涵盖其等同物。
[0065]附图中示出的各种元件的功能，包括标注为“处理器”、“控制器”、“设备”或“模块”的任何功能块，可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件关联执行软件的硬件来提供。在由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个个体处理器来提供，这些个体处理器中的一些可以是共享的。另外，术语“处理器”或者“控制器”或者“模块”的明确使用不应解释为仅指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。也可以包括其他常规和/或定制硬件。类似地，图中所示的任何交换机都仅是概念性地。它们的功能可以通过程序逻辑操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或者甚至手动地来执行，如从上下文更具体理解的那样，具体技术可由实施者选择。
[0066]本领域普通技术人员应当理解，本文的任何框图表示具体化本发明的原理的示例性电路的概念性图示。类似地，将会理解，任何流程图、流程框图、状态转变图、伪代码等等表示可以基本上以计算机可读介质表示并且因此由计算机或处理器执行的各种处理，无论是否明确示出这种计算机或处理器。
【权利要求】
1.一种发射机，包括: 编码器，被配置用于将一个或多个输入比特流编码为多个编码比特流并且提供所述多个编码比特流作为输出； 多个调制器，每个调制器被配置用于接收所述多个编码比特流中的相应编码比特流，对所述多个编码比特流中的所述相应编码比特流进行调制，以及提供经调制的输出信号；以及 空间复用器，被配置用于对多个经调制的输出信号进行空间复用以插入在空间复用波导上。
2.根据权利要求1所述的发射机，其中所述空间复用器被配置用于向多模光纤的模式提供所述空间复用的多个经调制的输出信号中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的发射机，其中所述空间复用器被配置用于向多芯光纤的纤芯提供所述空间复用的多个经调制的输出信号中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的发射机，其中恢复所述一个或多个输入比特流要求对应于待检测的所述一个或多个输入比特流的所述空间复用的多个经调制的输出信号中的所有输出信号必须被同时地、空间选择性地检测。
5.根据权利要求1所述的发射机，其中对应于所述一个或多个输入比特流的所述空间复用的多个经调制的输出信号中的子集必须被同时地、空间选择性地检测，以便恢复第一输入比特流。
6.根据权利要 求1所述的发射机，其中所述编码器按照所述多个编码比特流的比特的奇偶性对所述一个或多个输入比特流的信息进行编码，并且其中所述多个调制器被配置用于针对在相同的发射波长并且在相同的符号时隙内的所有模式或纤芯，对所述多个编码比特流进行调制。
7.根据权利要求1所述的发射机，其中所述编码器按照所述多个编码比特流的比特的奇偶性对所述一个或多个输入比特流的信息进行编码，并且其中所述多个调制器被配置用于针对在不同发射波长的每个模式或纤芯，对所述多个编码比特流进行调制。
8.根据权利要求1所述的发射机，其中所述编码器按照所述多个编码比特流的比特的奇偶性对所述一个或多个输入比特流的信息进行编码，并且其中所述多个调制器被配置用于针对多个不同符号时隙内的模式或纤芯，对所述多个编码比特流进行调制。
9.根据权利要求1所述的发射机，其中所述编码器按照包含在所述多个编码比特流的比特中的信息的逻辑组合或代数组合对所述一个或多个输入比特流进行编码。
10.根据权利要求1所述的发射机，还包括: 模式选择性检测器，被配置用于将从所述空间复用波导接收到的多个模式转换成多个编码比特流，其中编码比特流的数目小于或等于模式的数目；以及 解码器，被配置用于执行所述编码器的反向操作，所述解码器被配置用于根据所述多个编码比特流产生一个或多个输出比特流。
11.一种用于安全传输的方法，所述方法包括: 通过编码器跨多个编码比特流对一个或多个输入比特流进行编码； 通过调制器对所述多个编码比特流中的相应比特流进行调制以形成多个经调制的信号；以及通过空间复用器对所述多个经调制的输出信号进行空间复用以插入到空间复用波导
上。
【文档编号】H04J14/02GK103477581SQ201280004906
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年1月4日 优先权日:2011年1月9日
【发明者】P·J·温泽 申请人:阿尔卡特朗讯