一種光鏈路線性化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光鏈路線性化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 模擬光鏈路具有低功耗、高帶寬、抗電磁干擾等顯著的優(yōu)勢，在產(chǎn)生、分布、控制和 處理射頻信號等研宄方面嶄露頭角，已經(jīng)得到了國內(nèi)外研宄學者積極的探索。光子技術(shù)在 處理超寬帶、高頻率和多載波信號方面具有先天獨特的優(yōu)越性。但是，絕大部分的模擬光 鏈路都不可避免的包含了電-光轉(zhuǎn)換和光-電轉(zhuǎn)換模塊，而由此所產(chǎn)生的非線性嚴重限制 了鏈路的性能。在傳統(tǒng)的寬帶多載波強度調(diào)制直接探測模擬光鏈路中，由電光調(diào)制器非線 性調(diào)制所引起的諧波失真（Harmonic Distortion，HD)、載波帶內(nèi)交調(diào)失真（third-order Intermodulation Distortion，IMD3)和載波間互調(diào)失真（cross -over Modulation Distortion，XMD)對輸出目標載波信號造成了嚴重的干擾，在一定程度上惡化了鏈路系統(tǒng) 的無雜散動態(tài)范圍。
[0003] 圖1為現(xiàn)有的基于數(shù)字后補償?shù)妮d波帶內(nèi)交調(diào)失真（MD3)補償結(jié)構(gòu)圖。在數(shù)字 域內(nèi)，構(gòu)建一個與實際鏈路物理模型相接近的數(shù)字域非線性系統(tǒng)，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的 信號X分成兩路處理[1]，將其中一路信號再次通過所述非線性系統(tǒng)，信號X將會重新產(chǎn)生 信號項和失真項：X+X' ；失真項X'再次通過非線性系統(tǒng)后將得到X'和更高一階的失真項 X"，即X+X'再次通過非線性系統(tǒng)后將得到：X+2X'+X"，如圖1所示；另一路附加特定的修 正系數(shù)％。以此遞推，上一級的信號項和失真項用線性均衡濾波器作均衡和歸一化處理后， 作為信號通過下一級，分析發(fā)現(xiàn)各級信號和失真的系數(shù)呈楊輝三角分布，第n級可表示為： X+nX' +. . . . . +nX(Iri)+X(n)。根據(jù)失真信號的強度選取需要通過的最佳級數(shù)和修正系數(shù)的值， 通過該數(shù)學算法，可抑制不同階次的交調(diào)失真和諧波失真，實現(xiàn)動態(tài)范圍最大程度的提升。
[0004] 圖2為現(xiàn)有的基于預(yù)失真的載波間互調(diào)失真（XMD)補償結(jié)構(gòu)圖。該方案中采用低 偏置的雙輸出馬赫增德爾調(diào)制器，其中一個輸出端口用于接收失真信號，另一輸出端口輸 出用于構(gòu)建補償信號，通過光電轉(zhuǎn)換、低通濾波、求逆、附加增益、移相等過程得到失真補償 信號[2]?；陬A(yù)失真非線性補償技術(shù)是通過精確獲知實際物理鏈路模型的系統(tǒng)傳遞函數(shù)， 對所估計的傳遞函數(shù)構(gòu)造出相應(yīng)的反函數(shù)，使由調(diào)制器固有的非線性失真與所構(gòu)造的非線 性失真幅度相等而相位相反，實現(xiàn)對失真信號的線性化。
[0005] 圖3為現(xiàn)有的基于數(shù)字后補償?shù)妮d波間互調(diào)失真（XMD)的抑制結(jié)構(gòu)圖。該方案 采用前向失真信號提取和后向數(shù)字信號處理的方法，通過額外建立一個非線性失真信號光 路，實現(xiàn)對補償信號的提取[3]。該方案中通過偏振調(diào)制器和偏振分束器的組合，可以實現(xiàn) 載波抑制上邊帶調(diào)制。偏振分束器的上輸出臂通過探測器進行接收，從而將信道間的XMD 信息接收下來，為后續(xù)數(shù)字信號補償提供補償信息。下輸出臂則是與本振光混合并被平衡 探測器接收，然后通過數(shù)據(jù)采集卡，將中頻模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。在數(shù)字域內(nèi)，通過上 臂采集到的補償信號對失真信號進行線性化處理。
[0006] 圖1所示的結(jié)構(gòu)存在的問題如下：圖1所示結(jié)構(gòu)的方案是將接收到的失真信號在 數(shù)字域內(nèi)反復通過一個與實際物理模型一樣的非線性系統(tǒng)。實驗中需要對物理模型具體 參數(shù)的精確獲知以達到數(shù)字域內(nèi)對非線性系統(tǒng)的精準構(gòu)建，有關(guān)鏈路系統(tǒng)性能的參數(shù)，例 如探測光功率、光電探測器響應(yīng)度、調(diào)制器偏置點和半波電壓等，若不能對所述參數(shù)精確獲 知，會造成傳遞函數(shù)的不匹配，算法就會失效。
[0007] 圖2所示的結(jié)構(gòu)存在的問題如下：圖2所示結(jié)構(gòu)的方案依賴于失真信號與補償信 號的相對強度，并且當實驗帶寬很寬時，需要精確的匹配失真信號與補償信號的相位延遲， 很大程度上限制了鏈路的操作帶寬。并且預(yù)失真電路結(jié)構(gòu)復雜，較難控制。
[0008] 圖3所示的結(jié)構(gòu)存在的問題如下：圖3所示結(jié)構(gòu)的方案通過額外的搭建一條光路 來收集非線性補償信號，增加了數(shù)字信號處理單元的數(shù)據(jù)處理量。同時失真信號和補償信 號之間將面臨非?？量痰耐絾栴}，任何相位偏移均可能導致方案失效，增加了實驗操作 的復雜度和難度。
【背景技術(shù)】 [0009] 涉及的參考文獻：
[0010] [1] D. Lam, A. M. Fard, B. Buckley, and B. Jalali, ^Digital broadband linearization of optical links," Opt. Lett. 38 (4) ,446-448 (2013).
[0011] [2]A. Agarwal, T. Banwell, P. Toliver, and T. K. Woodward, ^Predistortion compensation of nonlinearities in channelized RF photonic links using a dual-port optical modulator, " IEEE Photon. Technol. Lett. 23(1) ,24-26(2011).
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)對載波帶內(nèi)交調(diào)失真（MD3)和載波間互 調(diào)失真（XMD)的同時抑制，降低現(xiàn)有技術(shù)實驗操作復雜度，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時避免現(xiàn)有 技術(shù)中在數(shù)字域建立非線性補償信號時對鏈路參數(shù)的精確估計或者構(gòu)建補償光路。
[0014] 為此目的，本發(fā)明提出一種光鏈路線性化方法，所述方法包括：
[0015] S1、從光鏈路中獲取光信號，并從所述光信號中探測恢復出失真的電信號；
[0016] S2、根據(jù)所述失真的電信號，構(gòu)建補償信號；
[0017] S3、利用所述補償信號對所述失真的電信號進行補償，以使所述光鏈路線性化。
[0018] 可選的，在步驟S1中，所述失真的電信號為：
[0019]
【主權(quán)項】
1. 一種光鏈路線性化方法，其特征在于，所述方法包括： 51、 從光鏈路中獲取光信號，并從所述光信號中探測恢復出失真的電信號； 52、 根據(jù)所述失真的電信號，構(gòu)建補償信號； 53、 利用所述補償信號對所述失真的電信號進行補償，以使所述光鏈路線性化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述失真的電信號為：
其中，S(t)為失真的電信號，a(l?a3為根據(jù)所述光鏈路確定的常數(shù)，《 k為第k個載波 的中心頻率，Ak(t)為第k個載波的振幅包絡(luò)，仰辦）為第k個載波的載波相位，k為不大于 預(yù)設(shè)載波個數(shù)的正整數(shù)，Am(t)為第m個載波的振幅包絡(luò)，m為不大于預(yù)設(shè)載波個數(shù)減1的 正整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述失真的電信號包括：載 波帶內(nèi)交調(diào)失真頂D3信號以及載波間互調(diào)失真XMD信號；其中，所述MD3信號為乂⑴，所 述XMD信號為： IA⑴。 m
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，所述補償信號包括：XMD補 償信號以及IMD3補償信號； 其中，所述XMD補償信號為匁，所述\滿足：
所述y為XMD補償系數(shù)且滿足下式：
所述MD3補償信號為：
其中，SIH)3c為MD3補償信號，人為MD3補償系數(shù)且滿足：i二-3a3 /2a；1,所述Si滿足：
根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述光鏈路為非相干強 度調(diào)制直接探測鏈路，相應(yīng)地，所述失真的電信號為：
其中，s(t)為失真的電信號，《為光電探測器響應(yīng)度，IPD為探測光電流，ZPD為匹配阻 抗，滬為偏置點角度，為調(diào)制器半波電壓； x(t)為調(diào)制的寬帶多載波射頻信號，且滿足： k
相應(yīng)地，在步驟S2中，所述XMD補償系數(shù)y滿足： 所述MD3補償系數(shù)A滿足：
其中，〇IP3為所述光鏈路的輸出三階截斷點。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S2,包括： 521、 接收預(yù)設(shè)的調(diào)制器偏置點控制器發(fā)送的偏置點角度爐； 522、 根據(jù)探測得到的載波信號功率以及所述MD3信號的功率，得到光鏈路的輸出三 階截斷點〇IP3; 523、 根據(jù)所述偏置點角度P以及所述光鏈路的輸出三階截斷點OIP3，得到所述XMD補 償系數(shù)y以及所述IMD3補償系數(shù)入； 524、 根據(jù)所述XMD補償系數(shù)Y以及所述IMD3補償系數(shù)X，構(gòu)建補償信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光鏈路線性化方法，所述方法包括：S1、從光鏈路中獲取光信號，并從所述光信號中探測恢復出失真的電信號；S2、根據(jù)所述失真的電信號，構(gòu)建補償信號；S3、利用所述補償信號對所述失真的電信號進行補償，以使所述光鏈路線性化。本發(fā)明的光鏈路線性化方法的光鏈路為非相干強度調(diào)制直接探測鏈路，通過結(jié)合光學下變頻和數(shù)字后處理的非線性補償算法實現(xiàn)載波帶內(nèi)交調(diào)失真IMD3和載波間互調(diào)失真XMD的同時抑制。降低現(xiàn)有相干探測技術(shù)實驗操作復雜度，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時避免現(xiàn)有技術(shù)方案中在數(shù)字域建立非線性補償信號時對鏈路參數(shù)的精確估計或者精心構(gòu)建補償光路，簡化現(xiàn)有非線性抑制算法的實現(xiàn)難度。
【IPC分類】H04B10-2507, H04L25-49, H04L27-38
【公開號】CN104618023
【申請?zhí)枴緾N201410840839
【發(fā)明人】戴一堂, 徐坤, 梁曉東, 尹飛飛, 李建強
【申請人】北京郵電大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月30日