Shaping modulation formats in multi-dimensional (MD) space is an effective approach to harvest spectral efficiency gains in both the additive white Gaussian noise (AWGN) channel and the optical fiber channel. In the first part of this paper, existing MD geometrically-shaped modulations for fiber optical communications are reviewed. It is shown that large gains can be obtained by exploiting correlation in the dimensions or/and by increasing the cardinality of the modulation format. Practical limitations and challenges are also discussed together with efficient solutions. In the second part, we extend the recently proposed four-dimensional (4D) modulation format family based on the constraint of orthant-symmetry to high spectrum efficiencies up to 10 bit/4D-sym by maximizing generalized mutual information for AWGN channel. Reach increases of up to 25% for a multi-span optical fiber transmission system are reported. Lastly,with the help of a recently introduced nonlinear interference (NLI) model, an optimization for designing nonlinear-tolerant 4D modulation formats is introduced for a single-span optical fiber system. Simulation results show that the proposed NLI model-based 4D modulation format could increase the effective SNRs by 0.25 dB with respect to the AWGN channel-optimal 4D modulation format.


翻译:在多维(MD)空间中成形调制格式是一种有效的方法,可以收获添加白色高斯噪音(AWGN)频道和光纤信道的光纤增益。在本文件第一部分中,审查了现有的光学纤维通信的MD几何形调制,表明通过利用各维或/和增加调制格式的基点来提高调制格式的关联性,可以取得巨大收益。在第二部分中,我们将最近提议的四维(4D)调制格式组扩大至高频效率,最高达10位/4D-Sym;报告多光纤传输系统的通用信息达到25%;最后,借助最近引入的非线性干扰(NLI)模式,为单一光纤纤维系统的单层光学光纤系统采用设计非线性耐受度4D调制格式优化。模拟结果显示,通过将拟议的NLIB格式升级为NLIS格式,以NLIF格式升级为4。

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