引用本文：
范亚萱，王鸣娇，杜蕾，等. 融合三元组及复值CNN的PS系统光纤非线性补偿方案.[J]. 光通信技术，2024，48（6）：82-88.
范亚萱1,2，王鸣娇2，杜 蕾2，乔京帅2，蓝海龙2， 李旭升2，张义宁4，杨立山1,2,3，许恒迎1,2,3*，白成林1,2,3
（1.山东省光通信科学与技术重点实验室，山东 聊城 252000；2.聊城大学 物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252000； 3.聊城市工业互联网研究与应用重点实验室，山东 聊城 252000；4.聊城大学 数学科学学院，山东 聊城 252000）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：针对概率整形（PS）系统光纤传输中的非线性损伤问题，提出了一种融合三元组及复值卷积神经网络（T-CCNN）的PS系统光纤非线性补偿方案。首先将经过线性损伤处理后的符号生成二维三元组，再将这种三元组输入到T-CCNN中进行光纤非线性补偿，并保留实部与虚部间相位信息的相关性。仿真结果表明：在最佳发射功率下传输800 km，三元组边长长度为13时，该方案Q因子的增益为1.39 dB；当达到硬判决前向纠错阈值时，该方案比DBP-1StPs方案可增加约180 km的传输距离。
关键词：光纤非线性补偿；概率整形；微扰理论
中图分类号：TN913.7 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2024）06-0082-07
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.06.015
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研究背景：
互联网容量需求增长：近年来，互联网的容量需求呈指数级增长，推动了光通信骨干传输系统向大容量和长距离传输方向发展。
概率整形技术：概率整形（PS）作为一种新兴技术，通过调整星座点分布的概率，提高了光传输系统的性能。
光纤非线性损伤：随着传输距离和容量的增加，光纤中的非线性损伤问题日益突出，对PS系统的影响尤为显著。
研究目的：
提出方案：针对PS系统光纤传输中的非线性损伤问题，提出了一种融合三元组及复值CNN的补偿方案。
目标：通过该方案提高传输性能，延长传输距离。
方案原理：
三元组生成：基于一阶微扰理论，将经过线性损伤处理后的符号生成二维三元组。
T-CCNN模型：将三元组输入到复值卷积神经网络（T-CCNN）中进行光纤非线性补偿，保留实部与虚部之间的相位信息。
仿真系统设置：
系统架构：使用VPI TransmissionMaker 11.1、Matlab和Python搭建PS-64 QAM仿真系统。
参数设置：详细设定了光纤参数、发射机参数、接收机参数等，以模拟真实的光纤传输环境。
仿真结果：
性能增益：在最佳发射功率下，传输800 km时，T-CCNN方案的Q因子增益为1.39 dB。
传输距离提升：达到硬判决前向纠错阈值时，T-CCNN方案相比DBP-1StPs方案可增加约180 km的传输距离。
对比其他方案：与未补偿、DBP-1StPs、DBP-20StPs和CNN方案相比，T-CCNN方案在性能和复杂度上均表现出优势。
复杂度分析：
计算复杂度：通过计算每符号实数乘法次数（RMPS）来评估方案的复杂度。
复杂度对比：T-CCNN方案的复杂度与DBP-20StPs相当，但性能更优。
方案优势：
保留相位信息：T-CCNN方案保留了复数信号之间的相位信息，实现了对非线性损伤的更好补偿。
无需额外参数：所提出的方案无需了解额外参数信息，降低了实现的复杂度。
应用前景：
广阔前景：随着概率整形技术的逐渐发展和机器学习的广泛应用，该研究在概率整形光纤通信的长距离传输中将具有广阔的应用前景。
研究支持：
基金项目：研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金项目和聊城大学博士科研启动基金等项目的资助。