引用本文:
谢远举,青廉,何易非,等. 相位调制平衡检测光链路的自适应非迭代数字线性化方案[J]. 光通信技术,2025,49(6):59-63.
谢远举,青 廉,何易非,方志平
(中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆 400060)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的相位调制平衡检测(PMBD)中非线性失真(IMD)问题,提出了一种自适应非迭代的数字线性化方案。该线性化方案利用基于MZI的PMBD光链路中三阶IMD与基频信号之间的反相特性,构建了一个与欧几里得范数相关的代价函数。在不依赖信道先验信息的情况下,通过代价函数的闭合解获得最佳线性化系数,从而避免复杂的训练和迭代过程。仿真结果表明,该数字线性化方案抑制了40.2 dB的三阶交调失真,进而使无杂散动态范围改善23.1 dB。此外,在同步传输12路信号时,接收机灵敏度提高约1.3 dB。
关键词:相位调制;平衡检测;非线性失真;数字线性化;无杂散动态范围
中图分类号:TN92 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2025)06-0059-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.06.011
本文主要讨论了针对基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的相位调制平衡检测(PMBD)光链路中的非线性失真问题,提出了一种自适应非迭代的数字线性化方案。以下是文件的核心内容总结:
研究背景与动机:
随着云无线接入网(C-RAN)和5G空中接口标准的成熟,基于模拟光载无线(RoF)的模拟移动前传(A-MFH)因其优势成为关键组成部分。
传统强度调制直接检测(IM/DD)光链路面临射频增益低、动态范围受限及多波长串扰等问题,MZI的PMBD光链路被提出作为替代方案。
MZI固有的非线性特性引入非线性失真(NLDs),正交频分复用(OFDM)信号加剧了这一问题。
现有补偿方法及其局限:
光学线性化方案:多基于双平行调制结构,设备成本高、系统结构复杂,难以在实际A-MFH场景中广泛应用。
数字线性化技术:包括数字预补偿与数字后处理,依赖信道先验信息或需迭代搜索线性化系数,算法训练周期长、复杂度高。
提出的自适应数字线性化方案:
利用MZI的PMBD光链路中三阶非线性失真与基频信号的反相特性,构建欧几里得范数相关的代价函数。
通过代价函数的闭合解获得最佳线性化系数,避免复杂的训练和迭代过程。
方案无需依赖信道先验信息,对环境扰动或器件老化引起的信道参数变化具有良好的自适应能力。
非线性失真补偿理论模型:
描述了基于MZI的PMBD A-MFH非线性失真补偿原理,包括发射端和接收端的处理过程。
通过泰勒级数建模NLDs,重点抑制三阶非线性失真(ND3s)。
提出利用反相特性进行线性化处理的方法,并构建代价函数求解最优线性化系数。
仿真设置与结果:
使用MATLAB和VPItransmissionMaker™ Optical Systems搭建了包含12路100 MHz无线信号及10 km标准单模光纤的仿真平台。
仿真结果表明,数字线性化方案抑制了40.2 dB的三阶交调失真,使无杂散动态范围改善23.1 dB。
在同步传输12路信号时,接收机灵敏度提高约1.3 dB。
进一步搭建了支持20路100 MHz 5G无线信号与24路20 MHz 4G无线信号同步传输的仿真平台,验证了方案的自适应性和鲁棒性。
结论与展望:
提出的数字线性化方案有效补偿了基于MZI的PMBD光链路中的非线性失真,提高了系统性能。
方案在不同信号传输下展现出良好的自适应性和鲁棒性,适用于构建高效、低功耗、低成本的光接入网。