TY - JOUR

T1 - Компенсация нелинейных искажений в системах оптической связи методами теории возмущений и многопараметрической оптимизации

AU - Редюк, Алексей Александрович

AU - Шевелев, Евгений Игоревич

AU - Данилко, Виталий Романович

AU - Федорук, Михаил Петрович

N1 - Редюк А.А., Шевелев Е.., Данилко В.Р., Федорук М.П. Компенсация нелинейных искажений в системах оптической связи методами теории возмущений и многопараметрической оптимизации // Квантовая электроника. - 2024. - Т. 54. - № 3. - С. 151-156. Исследование выполнено за счёт гранта, предоставленного Новосибирскому государственному университету для реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Работа М.П. Федорука выполнена за счёт Российского научного фонда (грант № 20-11-20040).

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Нелинейные искажения сигнала – одна из основных причин, ограничивающих пропускную способность и протяжённость современных волоконно-оптических линий связи. Один из разработанных подходов по компенсации нелинейных искажений основан на применении методов теории возмущений к нелинейному уравнению Шрёдингера и позволяет получить соотношение между переданными и принятыми символами. Для нахождения коэффициентов возмущения, как правило, используются градиентные методы, минимизирующие среднеквадратичное отклонение между символами. Однако основным параметром, характеризующим качество передачи информации, является коэффициент битовых ошибок. Нами предлагается модификация данного подхода в виде двухэтапной схемы вычисления коэффициентов возмущения. На первом этапе коэффициенты вычисляются методом наименьших квадратов путём минимизации среднеквадратичного отклонения, а на втором этапе найденное решение используется в качестве начального приближения для минимизации коэффициента ошибки с помощью метода роя частиц. В численном эксперименте с помощью алгоритма компенсации искажений принятого сигнала на основе предложенной схемы удалось получить 0.9 дБ выигрыша по параметру сигнал/шум для многопролётной линии длиной 20 ´ 100 км и 16QAM-сигнала с канальной скоростью 267 Гбит/с. Показано улучшение точности алгоритма по сравнению с одноэтапной схемой, получены оценки вычислительной сложности алгоритма и приведено соотношение между его сложностью и точностью.

AB - Нелинейные искажения сигнала – одна из основных причин, ограничивающих пропускную способность и протяжённость современных волоконно-оптических линий связи. Один из разработанных подходов по компенсации нелинейных искажений основан на применении методов теории возмущений к нелинейному уравнению Шрёдингера и позволяет получить соотношение между переданными и принятыми символами. Для нахождения коэффициентов возмущения, как правило, используются градиентные методы, минимизирующие среднеквадратичное отклонение между символами. Однако основным параметром, характеризующим качество передачи информации, является коэффициент битовых ошибок. Нами предлагается модификация данного подхода в виде двухэтапной схемы вычисления коэффициентов возмущения. На первом этапе коэффициенты вычисляются методом наименьших квадратов путём минимизации среднеквадратичного отклонения, а на втором этапе найденное решение используется в качестве начального приближения для минимизации коэффициента ошибки с помощью метода роя частиц. В численном эксперименте с помощью алгоритма компенсации искажений принятого сигнала на основе предложенной схемы удалось получить 0.9 дБ выигрыша по параметру сигнал/шум для многопролётной линии длиной 20 ´ 100 км и 16QAM-сигнала с канальной скоростью 267 Гбит/с. Показано улучшение точности алгоритма по сравнению с одноэтапной схемой, получены оценки вычислительной сложности алгоритма и приведено соотношение между его сложностью и точностью.

KW - нелинейные искажения сигнала

KW - нелинейность

KW - волоконно-оптические линии связи

KW - компенсация нелинейных искажений

KW - цифровая обработка сигнала

KW - алгоритм

KW - теория возмущений

KW - метод наименьших квадратов

KW - метод роя частиц

KW - коэффициент ошибки

M3 - статья

VL - 54

SP - 151

EP - 156

JO - Kvantovaya Elektronika

JF - Kvantovaya Elektronika

SN - 0368-7147

IS - 3

M1 - 4

ER -