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

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.