带宽受限的直接检测信道中近似消息传递的信息速率

《IEEE Transactions on Information Theory》：Information Rates of Approximate Message Passing for Bandlimited Direct-Detection Channels

　　

摘要：

由于接收机的非线性，带限直接检测信道的容量计算或逼近具有挑战性。本文设计了一种通用向量近似消息传递（GVAMP）检测器，以实现较高的传输速率并保持合理的复杂度。通过使用多级编码和连续干扰消除技术，传输速率得到了提高。这些方法应用于存在符号间干扰的光纤信道，这种干扰由频谱高效脉冲形状、色散以及接收机以两倍波特率采样引起。在光放大链路中，双向调制的使用效率仅为实数字母表相干容量的0.26比特每信道使用（bpcu），从而缩小了已知的理论性能差距（1 bpcu）。值得注意的是，双向调制在不使用光放大时相比单极调制可分别实现6 dB和3 dB的功率增益；而在使用光放大时，功率增益分别为6 dB和9 dB。针对极化编码制式的仿真结果也证实了这些增益效果。GVAMP的复杂度以每个信息比特所需的乘法操作次数（mpib）来衡量，其与迭代次数和块长度的对数成正比，并显著低于其他均衡器的复杂度。例如，在C波段的光放大标准单模光纤中，对一个采用了64进制双向调制和1%衰减因子的平方根余弦脉冲的系统进行了4公里距离的仿真，结果显示在300吉波特波特率下可实现5 bpcu的传输速率。GVAMP接收器需要93 mpib的操作量即可达到该目标。