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(hào)等研宄方面嶄露頭角，已經(jīng)得到了國內(nèi)外研宄學(xué)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(hào)方面具有先天獨(dú)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(yán)重限制 了鏈路的性能。在傳統(tǒng)的寬帶多載波強(qiáng)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(duì)輸出目標(biāo)載波信號(hào)造成了嚴(yán)重的干擾，在一定程度上惡化了鏈路系統(tǒng) 的無雜散動(dòng)態(tài)范圍。
[0003] 圖1為現(xiàn)有的基于數(shù)字后補(bǔ)償?shù)妮d波帶內(nèi)交調(diào)失真（MD3)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)圖。在數(shù)字 域內(nèi)，構(gòu)建一個(gè)與實(shí)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(hào)X分成兩路處理[1]，將其中一路信號(hào)再次通過所述非線性系統(tǒng)，信號(hào)X將會(huì)重新產(chǎn)生 信號(hào)項(xiàng)和失真項(xiàng)：X+X' ；失真項(xiàng)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(xiàng) 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(jí)的信號(hào)項(xiàng)和失真項(xiàng)用線性均衡濾波器作均衡和歸一化處理后， 作為信號(hào)通過下一級(jí)，分析發(fā)現(xiàn)各級(jí)信號(hào)和失真的系數(shù)呈楊輝三角分布，第n級(jí)可表示為： X+nX' +. . . . . +nX(Iri)+X(n)。根據(jù)失真信號(hào)的強(qiáng)度選取需要通過的最佳級(jí)數(shù)和修正系數(shù)的值， 通過該數(shù)學(xué)算法，可抑制不同階次的交調(diào)失真和諧波失真，實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(bǔ)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(gè)輸出端口用于接收失真信號(hào)，另一輸出端口輸 出用于構(gòu)建補(bǔ)償信號(hào)，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(bǔ)償 信號(hào)[2]?；陬A(yù)失真非線性補(bǔ)償技術(shù)是通過精確獲知實(shí)際物理鏈路模型的系統(tǒng)傳遞函數(shù)， 對(duì)所估計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)失真信號(hào)的線性化。
[0005] 圖3為現(xiàn)有的基于數(shù)字后補(bǔ)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(hào)提取和后向數(shù)字信號(hào)處理的方法，通過額外建立一個(gè)非線性失真信號(hào)光 路，實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)償信號(hào)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(shí)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(jìn)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(hào)補(bǔ)償提供補(bǔ)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(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。在數(shù)字域內(nèi)，通過上 臂采集到的補(bǔ)償信號(hào)對(duì)失真信號(hào)進(jìn)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(hào)在 數(shù)字域內(nèi)反復(fù)通過一個(gè)與實(shí)際物理模型一樣的非線性系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中需要對(duì)物理模型具體 參數(shù)的精確獲知以達(dá)到數(shù)字域內(nèi)對(duì)非線性系統(tǒng)的精準(zhǔn)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(diǎn)和半波電壓等，若不能對(duì)所述參數(shù)精確獲 知，會(huì)造成傳遞函數(shù)的不匹配，算法就會(huì)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(hào)與補(bǔ)償信 號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度，并且當(dāng)實(shí)驗(yàn)帶寬很寬時(shí)，需要精確的匹配失真信號(hào)與補(bǔ)償信號(hào)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(fù)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(bǔ)償信號(hào)，增加了數(shù)字信號(hào)處理單元的數(shù)據(jù)處理量。同時(shí)失真信號(hào)和補(bǔ)償信 號(hào)之間將面臨非?？量痰耐絾栴}，任何相位偏移均可能導(dǎo)致方案失效，增加了實(shí)驗(yàn)操作 的復(fù)雜度和難度。
【背景技術(shù)】 [0009] 涉及的參考文獻(xiàn)：
[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).
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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(shí)現(xiàn)對(duì)載波帶內(nèi)交調(diào)失真（MD3)和載波間互 調(diào)失真（XMD)的同時(shí)抑制，降低現(xiàn)有技術(shù)實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜度，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)避免現(xiàn)有 技術(shù)中在數(shù)字域建立非線性補(bǔ)償信號(hào)時(shí)對(duì)鏈路參數(shù)的精確估計(jì)或者構(gòu)建補(bǔ)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(hào)，并從所述光信號(hào)中探測恢復(fù)出失真的電信號(hào)；
[0016] S2、根據(jù)所述失真的電信號(hào)，構(gòu)建補(bǔ)償信號(hào)；
[0017] S3、利用所述補(bǔ)償信號(hào)對(duì)所述失真的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)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(hào)為：
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
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(hào)，并從所述光信號(hào)中探測恢復(fù)出失真的電信號(hào)； 52、 根據(jù)所述失真的電信號(hào)，構(gòu)建補(bǔ)償信號(hào)； 53、 利用所述補(bǔ)償信號(hào)對(duì)所述失真的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)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(hào)為：
其中，S(t)為失真的電信號(hào)，a(l?a3為根據(jù)所述光鏈路確定的常數(shù)，《 k為第k個(gè)載波 的中心頻率，Ak(t)為第k個(gè)載波的振幅包絡(luò)，仰辦）為第k個(gè)載波的載波相位，k為不大于 預(yù)設(shè)載波個(gè)數(shù)的正整數(shù)，Am(t)為第m個(gè)載波的振幅包絡(luò)，m為不大于預(yù)設(shè)載波個(gè)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(hào)包括：載 波帶內(nèi)交調(diào)失真頂D3信號(hào)以及載波間互調(diào)失真XMD信號(hào)；其中，所述MD3信號(hào)為乂⑴，所 述XMD信號(hào)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(bǔ)償信號(hào)包括：XMD補(bǔ) 償信號(hào)以及IMD3補(bǔ)償信號(hào)； 其中，所述XMD補(bǔ)償信號(hào)為匁，所述\滿足：
所述y為XMD補(bǔ)償系數(shù)且滿足下式：
所述MD3補(bǔ)償信號(hào)為：
其中，SIH)3c為MD3補(bǔ)償信號(hào)，人為MD3補(bǔ)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(qiáng) 度調(diào)制直接探測鏈路，相應(yīng)地，所述失真的電信號(hào)為：
其中，s(t)為失真的電信號(hào)，《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(diǎn)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(hào)，且滿足： k
相應(yīng)地，在步驟S2中，所述XMD補(bǔ)償系數(shù)y滿足： 所述MD3補(bǔ)償系數(shù)A滿足：
其中，〇IP3為所述光鏈路的輸出三階截?cái)帱c(diǎn)。
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(diǎn)控制器發(fā)送的偏置點(diǎn)角度爐； 522、 根據(jù)探測得到的載波信號(hào)功率以及所述MD3信號(hào)的功率，得到光鏈路的輸出三 階截?cái)帱c(diǎn)〇IP3; 523、 根據(jù)所述偏置點(diǎn)角度P以及所述光鏈路的輸出三階截?cái)帱c(diǎn)OIP3，得到所述XMD補(bǔ) 償系數(shù)y以及所述IMD3補(bǔ)償系數(shù)入； 524、 根據(jù)所述XMD補(bǔ)償系數(shù)Y以及所述IMD3補(bǔ)償系數(shù)X，構(gòu)建補(bǔ)償信號(hào)。
【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(hào)，并從所述光信號(hào)中探測恢復(fù)出失真的電信號(hào)；S2、根據(jù)所述失真的電信號(hào)，構(gòu)建補(bǔ)償信號(hào)；S3、利用所述補(bǔ)償信號(hào)對(duì)所述失真的電信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)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(qiáng)度調(diào)制直接探測鏈路，通過結(jié)合光學(xué)下變頻和數(shù)字后處理的非線性補(bǔ)償算法實(shí)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(shí)抑制。降低現(xiàn)有相干探測技術(shù)實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜度，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時(shí)避免現(xiàn)有技術(shù)方案中在數(shù)字域建立非線性補(bǔ)償信號(hào)時(shí)對(duì)鏈路參數(shù)的精確估計(jì)或者精心構(gòu)建補(bǔ)償光路，簡化現(xiàn)有非線性抑制算法的實(shí)現(xiàn)難度。
【IPC分類】H04B10-2507, H04L25-49, H04L27-38
【公開號(hào)】CN104618023
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410840839
【發(fā)明人】戴一堂, 徐坤, 梁曉東, 尹飛飛, 李建強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京郵電大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日