[发明专利]一种光链路线性化方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种光链路线性化方法。

背景技术

模拟光链路具有低功耗、高带宽、抗电磁干扰等显著的优势，在产生、分布、控制和处理射频信号等研究方面崭露头角，已经得到了国内外研究学者积极的探索。光子技术在处理超宽带、高频率和多载波信号方面具有先天独特的优越性。但是，绝大部分的模拟光链路都不可避免的包含了电-光转换和光-电转换模块，而由此所产生的非线性严重限制了链路的性能。在传统的宽带多载波强度调制直接探测模拟光链路中，由电光调制器非线性调制所引起的谐波失真(Harmonic Distortion,HD)、载波带内交调失真(third-order Intermodulation Distortion，IMD3)和载波间互调失真(cross-over Modulation Distortion，XMD)对输出目标载波信号造成了严重的干扰，在一定程度上恶化了链路系统的无杂散动态范围。

图1为现有的基于数字后补偿的载波带内交调失真(IMD3)补偿结构图。在数字域内，构建一个与实际链路物理模型相接近的数字域非线性系统，将模数转换模块输出的信号X分成两路处理[1]，将其中一路信号再次通过所述非线性系统，信号X将会重新产生信号项和失真项：X+X'；失真项X'再次通过非线性系统后将得到X'和更高一阶的失真项X″，即X+X'再次通过非线性系统后将得到：X+2X'+X″，如图1所示；另一路附加特定的修正系数a₀。以此递推，上一级的信号项和失真项用线性均衡滤波器作均衡和归一化处理后，作为信号通过下一级，分析发现各级信号和失真的系数呈杨辉三角分布，第n级可表示为：X+nX'+.....+nX^(n-1)+X⁽ⁿ⁾。根据失真信号的强度选取需要通过的最佳级数和修正系数的值，通过该数学算法，可抑制不同阶次的交调失真和谐波失真，实现动态范围最大程度的提升。

图2为现有的基于预失真的载波间互调失真(XMD)补偿结构图。该方案中采用低偏置的双输出马赫增德尔调制器，其中一个输出端口用于接收失真信号，另一输出端口输出用于构建补偿信号，通过光电转换、低通滤波、求逆、附加增益、移相等过程得到失真补偿信号[2]。基于预失真非线性补偿技术是通过精确获知实际物理链路模型的系统传递函数，对所估计的传递函数构造出相应的反函数，使由调制器固有的非线性失真与所构造的非线性失真幅度相等而相位相反，实现对失真信号的线性化。

图3为现有的基于数字后补偿的载波间互调失真(XMD)的抑制结构图。该方案采用前向失真信号提取和后向数字信号处理的方法，通过额外建立一个非线性失真信号光路，实现对补偿信号的提取[3]。该方案中通过偏振调制器和偏振分束器的组合，可以实现载波抑制上边带调制。偏振分束器的上输出臂通过探测器进行接收，从而将信道间的XMD信息接收下来，为后续数字信号补偿提供补偿信息。下输出臂则是与本振光混合并被平衡探测器接收，然后通过数据采集卡，将中频模拟信号转化为数字信号。在数字域内，通过上臂采集到的补偿信号对失真信号进行线性化处理。

图1所示的结构存在的问题如下：图1所示结构的方案是将接收到的失真信号在数字域内反复通过一个与实际物理模型一样的非线性系统。实验中需要对物理模型具体参数的精确获知以达到数字域内对非线性系统的精准构建，有关链路系统性能的参数，例如探测光功率、光电探测器响应度、调制器偏置点和半波电压等，若不能对所述参数精确获知，会造成传递函数的不匹配，算法就会失效。

图2所示的结构存在的问题如下：图2所示结构的方案依赖于失真信号与补偿信号的相对强度，并且当实验带宽很宽时，需要精确的匹配失真信号与补偿信号的相位延迟，很大程度上限制了链路的操作带宽。并且预失真电路结构复杂，较难控制。

图3所示的结构存在的问题如下：图3所示结构的方案通过额外的搭建一条光路来收集非线性补偿信号，增加了数字信号处理单元的数据处理量。同时失真信号和补偿信号之间将面临非常苛刻的同步问题，任何相位偏移均可能导致方案失效，增加了实验操作的复杂度和难度。

背景技术涉及的参考文献：

[1]D.Lam,A.M.Fard,B.Buckley,and B.Jalali,“Digital broadband linearization of optical links,”Opt.Lett.38(4),446-448(2013).