In this paper, a new methodology is proposed that allows for the low-complexity development of neural network (NN) based equalizers for the mitigation of impairments in high-speed coherent optical transmission systems. In this work, we provide a comprehensive description and comparison of various deep model compression approaches that have been applied to feed-forward and recurrent NN designs. Additionally, we evaluate the influence these strategies have on the performance of each NN equalizer. Quantization, weight clustering, pruning, and other cutting-edge strategies for model compression are taken into consideration. In this work, we propose and evaluate a Bayesian optimization-assisted compression, in which the hyperparameters of the compression are chosen to simultaneously reduce complexity and improve performance. In conclusion, the trade-off between the complexity of each compression approach and its performance is evaluated by utilizing both simulated and experimental data in order to complete the analysis. By utilizing optimal compression approaches, we show that it is possible to design an NN-based equalizer that is simpler to implement and has better performance than the conventional digital back-propagation (DBP) equalizer with only one step per span. This is accomplished by reducing the number of multipliers used in the NN equalizer after applying the weighted clustering and pruning algorithms. Furthermore, we demonstrate that an equalizer based on NN can also achieve superior performance while still maintaining the same degree of complexity as the full electronic chromatic dispersion compensation block. We conclude our analysis by highlighting open questions and existing challenges, as well as possible future research directions.


翻译:在本文中,提出了一种新的方法,使基于神经网络(NN)的平衡器的低复杂度发展能够减少高速一致光导传输系统中的缺陷;在这项工作中,我们全面描述和比较了用于饲料前向型和经常性NN型设计的各种深度模型压缩方法;此外,我们评估这些战略对每个非NT平等器的性能的影响;考虑量化、权重组合、裁剪和其他模型压缩尖端战略。在这项工作中,我们提议和评价一种巴伊西亚优化辅助压缩系统的复杂性,其中选择压缩系统的超参数来同时减少复杂性,提高性能。最后,每种压缩方法及其性能的复杂度之间的权衡,通过使用模拟和实验数据来完成分析。我们利用最佳压缩方法,表明有可能设计一种基于NNE的开放性平衡器,其实施起来比较简单,其性能比常规数字的反向型压缩系统(DBP)的精度辅助压缩系统简化,其中选择了超分数,以降低复杂性,提高性能。最后,我们通过将现有的正级数据进行升级的升级的升级的升级化,然后进行。

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