Constellation shaping is a practical and effective technique to improve the performance and the rate adaptivity of optical communication systems. In principle, it could also be used to mitigate the impact of nonlinear effects, possibly increasing the information rate beyond the current limit dictated by fiber nonlinearity. However, this appealing idea is frustrated by the difficulty of designing an effective shaping strategy that takes into account the nonlinearity and long memory of the fiber channel, as well as the possible interplay with other nonlinearity mitigation strategies. As a result, only little progress has been made so far, while the optimal shaping distribution and the ultimate channel capacity remain unknown. In this work, we describe a novel technique to optimize the shaping distribution in a very general setting and high-dimensional space. For a simplified block-memoryless nonlinear optical channel, the capacity lower bound obtained by the proposed technique can be expressed analytically, establishing the conditions for an unbounded growth of capacity with power. In a more realistic scenario, the technique can be implemented by a rejection sampling algorithm driven by a suitable cost function, and the corresponding achievable information rate estimated numerically. The combination of the proposed technique with an improved (non-Gaussian) decoding metric yields a new capacity lower bound for the dual-polarization WDM channel.


翻译:星座成形是一种提高光学通信系统的性能和速率适应性的实际而有效的方法,原则上,它也可以用来减轻非线性效应的影响,可能使信息率超过纤维非线性所决定的当前极限,但是,由于难以设计有效的成形战略,考虑到纤维渠道的不线性和长记忆,以及可能与其他非线性减缓战略的相互作用,这一令人兴奋的想法受到挫折。因此,迄今为止只取得了很少的进展,而最佳成形分布和最终信道能力仍然未知。在这项工作中,我们描述了一种在非常笼统的环境下和高维空间优化成形分布的新技术。对于一个简化的块-模无线非线性非线性光学信道,可以分析地表示拟议技术获得的较低约束能力,为无限制地增长能力创造条件。在更现实的假设中,该技术可以通过由适当的成本功能驱动的拒绝采样算法和相应的可实现的信息率来实施。我们描述的是,在非常一般的设置和高维空间上优化成形分布的新技术。对于一个简化的双轨(不达的轨道)技术与改进的双轨数据压的组合能力组合。

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