ストークスパラメータの主成分分析を用いた、弾性光ネットワークのためのブラインド型低変調フォーマット識別方式

Blind and low-complexity modulation format identification scheme using principal component analysis of Stokes parameters for elastic optical networks.

• Hengying Xu
• Lishan Yang
• Xinkuo Yu
• Zibo Zheng
• Chenglin Bai
• Weibin Sun
• Xiaoguang Zhang

抄録

本研究では、弾性光ネットワーク(EON)のためのブラインドで低複素数の変調形式識別(MFI)スキームを提案する。二乗演算によりストークス空間のクラスタ数が半分になるため、二乗演算後のストークスパラメータに対して主成分分析(PCA)を直接行うことができる。その後、得られた3つの主成分(PC)を合成的に用いて変調方式を特定する。まず、28GBaudの偏波分割多重(PDM)-BPSK/-QPSK/-8QAM/-16QAM/-32QAM/-64QAMシミュレーションシステムを用いて、その有効性を検証した。2048シンボルのみを使用し、100%のMFI成功率を達成するために必要な最小光信号対雑音比（OSNR）値は、すべて対応する7%の前方誤り訂正（FEC）しきい値と同等かそれ以下です。さらに、この方式は、残留色分散（CD）と差動群遅延（DGD）に対しても有意な許容範囲を得ています。最後に、提案されたスキームは、20GBaudのPDM-QPSK/16QAM/-32QAM長距離伝送実験でさらに検証されています。その結果、この方式はファイバの非線形障害に対して優れた耐性を示すことが示された。さらに重要なことは、他の4種類のMFIスキームと比較して、100%のMFI成功率を達成するために使用されるシンボル番号は、他のスキームと比べて、最大でも2/5に等しく、その時間的複雑さはO(N)に削減することができます。

We propose a blind and low-complexity modulation format identification (MFI) scheme for elastic optical networks (EONs). Since the square operation reduces half the number of the clusters in Stokes space, the scheme directly performs principal component analysis (PCA) on Stokes parameters after square operation. This greatly reduces the dimensionality of received signals from 3 × N to 3 × 3. Subsequently, three obtained principal components (PCs) are employed synthetically to identify the modulation formats. The effectiveness is first verified through 28 GBaud polarization division multiplexing (PDM)-BPSK/-QPSK/-8QAM/-16QAM/-32QAM/-64QAM simulation systems. Only using 2048 symbols, the required minimum optical signal-to-noise ratio (OSNR) values to achieve 100% MFI success rate are all equal to or lower than their corresponding 7% forward error correction (FEC) thresholds. Besides that, the scheme also obtains significant tolerances to residual chromatic dispersion (CD) and differential group delay (DGD). Finally, the proposed scheme is further verified by 20 GBaud PDM-QPSK/-16QAM/-32QAM long-haul transmission experiments. The results demonstrate that the scheme exhibits good resilience towards fiber nonlinear impairments. More importantly, compared with other four kinds of MFI schemes, the used symbol number to achieve 100% MFI success rate notably equals to at most 2/5 as that of other schemes, and its time complexity can be reduced to O(N).