CN103098392A - 一种电光调制装置、方法、发射机及电光调制*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电光调制装置、方法、发射机及***，涉及通信领域。通过非线性记忆多项式对数字电信号进行预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，精确度高、生产效率高、结构简单、实现容易、成本低。该电光调制装置包括：依次连接的接收单元，补偿单元以及电光调制器，其中，接收单元，用于接收数字电信号u(n)；补偿单元，用于根据所述非线性记忆多项式对数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)；电光调制器，用于将预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

Description

一种电光调制装置、方法、发射机及电光调制***

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种电光调制装置、方法、发射机及电光调制***。

背景技术

光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称O-OFDM)***主要是将信号由电域的无线信道传输变为光域的光纤信道传输，O-OFDM技术作为下一代高速长距离传输的新型调制方式，是实现100Gbit/s及以上传输容量的优选方案。

电光调制器是O-OFDM***中的重要组件，用于将电信号转化为光信号，但电光调制器一般具有非线性特性。由于O-OFDM***对电光调制器的非线性比较敏感，且直接使用线性调制器使得该***的结构复杂、成本高，因此需要能够消除非线性的电光调制装置。

目前，电光调制装置一般使用查表法或者前馈技术来消除电光调制器的非线性。查表法主要是将输入输出信号储存成表得出调制器的传输函数，利用查表来实现发射或者接收端信号的校准；前馈技术是通过将待调制信号与经电光调制器输出的光信号转化成的电信号进行比较得出补偿电信号，再将该补偿电信号转化为光信号对电光调制器转化的光信号进行非线性补偿，改善***的非线性的目的。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电光调制装置、方法、发射机及电光调制***，以解决现有技术中电光调制装置采用查表法造成的精确性不高、生产效率低，以及采用前馈技术带来的结构复杂、实现困难、成本高的问题。

第一方面，提供一种电光调制装置，包括：依次连接的接收单元，补偿单元以及电光调制器，其中，

所述接收单元，用于接收数字电信号u(n)，以及将所述数字电信号u(n)传输给补偿单元；

所述补偿单元，用于从所述接收单元接收数字电信号u(n)，以及根据非线性记忆多项式对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)，以及将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)传输给所述电光调制器；

所述电光调制器，用于从所述补偿单元接收所述预失真补偿后的数字电信号x(n)，以及将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

在第一种可能的实现方式中，根据第一方面，所述非线性记忆多项式包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1},$ $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 任一项，其中，所述K为最高非线性阶数，M为记忆长度，a_km为电光调制器的非线性系数，a_k0为M＝0时电光调制器的非线性系数，m、n为自然数，h(m)、a_k为电光调制器的非线性系数，其中，h(m)是记忆项的系数，a_k是非线性项的系数。

在第二种可能的实现方式中，结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，所述电光调制器的非线性系数为常数，且存储在所述补偿单元中。

在第三种可能的实现方式中，根据第一方面的第二种可能的实现方式，该装置还包括：依次连接的光耦合器、光电处理器及非线性估计单元，其中，

所述光耦合器，与所述电光调制器连接，用于采集所述电光调制器输出的光信号；

所述光电处理器，用于接收所述光耦合器输出的光信号，并将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)，以及将所述数字电信号y(n)发送给所述非线性估计单元；

所述非线性估计单元，与所述补偿单元连接，用于根据所述数字电信号y(n)以及所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数并传输给所述补偿单元。

在第四种可能的实现方式中，根据第一方面的第三种可能的实现方式，所述光电处理器包括依次连接的光电探测器、模拟数字转换器及信号同步处理单元，其中，

所述光电探测器，用于将从所述光耦合器接收的光信号转化为模拟电信号；

所述模拟数字转换器，用于将所述光电探测器产生的模拟电信号转换为数字电信号；

所述信号同步处理单元，用于将所述模拟数字转换器产生的数字电信号转换为与所述数字信号同步的数字信号y(n)。

在第五种可能的实现方式中，根据第一方面的第四种可能的实现方式，所述光电探测器为低带宽光电探测器，所述模拟数字转换器为低速模拟数字转换器，

若业务流量为高带宽数据，则所述光电探测器不将从所述光耦合器接收的光信号转化为模拟电信号，使得所述非线性估计单元不计算电光调制器的非线性系数，进而使得所述补偿单元使用所述非线性估计单元最后传输的a_km对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿；

若业务流量为低带宽数据，则所述光电探测器将从所述光耦合器接收的光信号转化为模拟电信号，所述模拟数字转换器将所述光电探测器产生的模拟电信号转换为数字电信号，使得所述非线性估计单元根据所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数，进而使得所述补偿单元使用所述电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿。

第二方面，提供一种消除非线性的方法，应用于包括电光调制器的电光调制装置中，该方法包括：

接收数字电信号u(n)；

根据非线性记忆多项式对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)；

将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

在第一种可能的实现方式中，根据第二方面，所述非线性记忆多项式包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 任一项，其中，所述K为最高非线性阶数，M为记忆长度，a_km为电光调制器的非线性系数，a_k0为M＝0时电光调制器的非线性系数，m、n为自然数，h(m)、a_k为电光调制器的非线性系数，其中，h(m)是记忆项的系数，a_k是非线性项的系数。

在第三种可能的实现方式中，结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，，该方法还包括：

采集所述电光调制装置输出的光信号；

将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)；

根据所述数字电信号y(n)以及所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数。

在第四种可能的实现方式中，根据第二方面的第三种可能的实现方式，将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)，具体表现为：

将所述光信号转化为模拟电信号；

将所述模拟电信号转换为数字电信号；

将所述数字电信号转换为与所述数字信号同步的数字信号y(n)。

在第五种可能的实现方式中，根据第二方面的第四种可能的实现方式，该方法还包括：

若业务流量为高带宽数据，则所述电光调制装置不将所述光信号转化为模拟电信号，使得所述电光调制装置不计算电光调制器的非线性系数，并根据最后计算的电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿；

若业务流量为低带宽数据，则所述电光调制装置将所述光信号转化为模拟电信号，并将所述模拟电信号转换为数字电信号，以及根据所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数，并根据所述电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿。

第三方面，提供一种发射机，包括如上述所述的电光调制装置。

第四方面，提供一种电光调制***，包括如上述所述的发射机及接收机，其中所述接收机，用于接收光信号，并将所述光信号转化为数字电信号。

通过上述方案，解决了现有技术中电光调制装置采用查表法造成的精确性不高、生产效率低，以及采用前馈技术带来的结构复杂、实现困难、成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电光调制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电光调制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种电光调制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种电光调制装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电光调制方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种电光调制器的非线性系数的计算过程的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种发射机的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种电光调制***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一方面，本发明实施例提供一种电光调制装置100，参见图1，该电光调制装置100包括：依次连接的接收单元10，补偿单元20以及电光调制器30，其中，

接收单元10，用于接收数字电信号u(n)，以及将所述数字电信号u(n)传输给补偿单元20；

示例性地，接收单元10不断地接收数字电信号，例如根据接收的先后顺序，数字电信号可以分别记作u(1)、u(2)、u(3)......u(n)，因为每个数字电信号的非线性补偿原理均相同，因此本实施例仅以对数字电信号u(n)进行非线性补偿的过程为例作详细说明。

补偿单元20，用于从接收单元10接收数字电信号u(n)，以及根据非线性记忆多项式对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)，以及将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)传输给电光调制器30；

示例性地，因为电光调制器30在电光转换过程中存在非线性失真，所以，若直接将数字电信号u(n)经电光调制器30进行电光转换，获得的光信号会失真，所以，需要对数字电信号u(n)进行适当的补偿，使得补偿后的数字电信号x(n)经电光调制器30进行电光转换获得的光信号与数字电信号u(n)成线性关系，从而避免电光转换过程中的非线性失真。

可选的，所述非线性记忆多项式可以包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1},$ $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 任一项，其中，所述K为最高非线性阶数，M为记忆长度，a_km为电光调制器的非线性系数，a_k0为M＝0时电光调制器的非线性系数，m、n为自然数，h(m)、a_k为电光调制器的非线性系数，其中，h(m)是记忆项的系数，a_k是非线性系数。

为了使非线性记忆多项式简单，进而减少计算步骤，优选的，非线性记忆多项式可以包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1},$ 以下实施例对非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 进行详细说明。

示例性地，M为自然数，表示记忆长度，当M＝0时，上述非线性多项式表示无记忆多项式，当M＞0时，上述非线性多项式表示有记忆多项式，且M值越大，补偿单元20对数字电信号u(n)的补偿的精确度越高；K为大于1的自然数，表示最高非线性阶数，存储在补偿单元20中，在电光调制器中，K一般可以设置为1≤K≤5，且K的取值越大，补偿单元20对数字电信号u(n)的补偿的精确度越高；a_km为电光调制器30的非线性系数，其中，a_km的大小会因电光调制器30的种类及其所处的外界环境的变化而变化，当电光调制器30的种类一定时，主要受环境温度的影响比较大。

示例性的， $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 可以通过求逆转化为： $x\left(n\right)=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{k0}{\left|u\left(n\right)\right|}^{k-1}}(u\left(n\right)-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m)\·{\left|x(n-m)\right|}^{k-1}),$ 由于补偿单元20

经预失真补偿获得是的数字电信号x(n)，因此一般根据多项式 $x\left(n\right)=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{k0}{\left|u\left(n\right)\right|}^{k-1}}(u\left(n\right)-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m)\·{\left|x(n-m)\right|}^{k-1})$ 对数字电信号x(n)进行预失真补偿。

电光调制器30，用于从补偿单元20接收所述预失真补偿后的数字电信号x(n)，以及将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

示例性地，电光调制器30将预失真补偿后的数字电信号x(n)转换为光信号，通过光纤通道传输。

本发明的实施例提供了一种电光调制装置100，通过非线性记忆多项式对数字电信号进行预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，精确度高、生产效率高，结构简单、实现容易、成本低，解决了现有技术中，查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本复杂的问题

下面通过三个具体的实施例对所述非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 时的电光调制装置进行说明。

实施例一

参见图2，本实施例提供的电光调制装置100包括：依次连接的接收单元10、补偿单元20、电光调制器30，还包括依次连接的光耦合器40、光电处理器50及非线性估计单元60构成的反馈回路，其中，光耦合器40和电光调制器30连接，非线性估计单元60和补偿单元20连接。

本实施例中所述接收单元10、补偿单元20、电光调制器30的作用与上述实施例相同，此处不再赘述，本实施例通过反馈回路实时计算a_km，使得补偿单元20根据实时计算的a_km对数字电信号u(n)进行补偿，进而提高补偿精度。下面对反馈回路实时计算a_km的过程进行详细说明。其中反馈回路包括：

光耦合器40，用于采集电光调制器30输出的光信号；

示例性地，光耦合器40将电光调制器30输出的光信号按照一定的比例分为两部分，其中，比例较多的一部分光信号通过光纤通道传输，比例较少的一部分光信号传输到光电处理器50及非线性估计单元60，用于分析并计算电光调制器的非线性参数a_km，进而对数字电信号u(n)进行预失真补偿。本实施例中采用的比例为90∶10，当然，也可以设置为其他比例。

示例性地，当电光调制装置100开始工作时，补偿单元20中尚未存储电光调制器30的非线性系数a_km，即补偿单元20尚未工作，此情况下，x(n)与数字电信号u(n)相等，x(n)经电光调制器30调制后的光信号z(n)与数字电信号u(n)成非线性关系。

当非线性估计单元60计算出电光调制器30的非线性系数a_km并发送给补偿单元20后，补偿单元20开始工作，此情况下，补偿单元20的输出电信号x(n)为对数字电信号u(n)进行补偿后的信号，x(n)经电光调制器30调制后的光信号z(n)与数字电信号u(n)成线性关系。

光电处理器50，用于接收光耦合器40输出的光信号，并将该光信号转换成与数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)，以及将该数字电信号y(n)发送给非线性估计单元60。

示例性地，光电处理器50可以包括：依次连接的光电探测器501、模拟数字转换器502及信号同步处理单元503，其中，

光电探测器501，用于将从光耦合器40接收的光信号转化为模拟电信号，其中，该光电探测器501可以为高带宽光电探测器；

模拟数字转换器502，用于将光电探测器501产生的模拟电信号转换为数字电信号，其中，该模拟数字转换器502可以为高速模拟数字转换器；

示例性地，当电光调制装置100开始工作时，x(n)经电光调制器30调制后的光信号z(n)与数字电信号u(n)成非线性关系，光信号z(n)经光电探测器501、模拟数字转换器502调制成的数字电信号y(n)为非线性失真的数字电信号；

信号同步处理单元503，用于将模拟数字转换器502产生的数字电信号转换为与数字信号u(n)同步的数字信号y(n)。

示例性地，由于接收单元10接收到数字电信号u(n)经过一系列处理到达信号同步处理单元503需要一定的时间，所以，同一时刻，同步处理单元503接收的数字电信号与接收单元10接收的数字电信号不同步，也就是说，当接收单元10接收到的数字电信号u(n)时，同步处理单元503接收到的数字电信号可能为y(n-1)或者y(n-2)或者其他第n时刻之前的电信号，具体为哪个时刻的电信号可以根据延时时间确定。为了对电光调制器30的非线性进行补偿，需要对同步处理单元503接收到的数字电信号做对齐处理，使得同步处理单元503输出的数字电信号与接收单元10接收到的数字电信号同步。

例如，假设根据延时时间，当前时刻接收单元10接收到的数字电信号为u(7)，信号同步处理单元503接收到的数字电信号为y(5)，那么需要对y(5)进行处理使得y(5)与u(7)同步，且将同步处理单元后的数字电信号表示为y(7)。

示例性地，信号同步处理单元503可以包括依次连接的OFDM处理单元和逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，简称IFFT)转换单元，其中，

OFDM处理单元5031，与模拟数字转换器502连接，用于接收模拟数字转换器502输出的数字电信号，并将该数字电信号做对齐处理转化为频域下与当前时刻接收单元10接收到数字电信号u(n)同步的信号，以及将该信号传输给IFFT转换单元；

IFFT转换单元5032，与非线性估计单元60连接，用于将OFDM处理单元输出的频域下与当前时刻接收单元10接收到的数字电信号u(n)同步的数字电信号转化为时域下与当前时刻接收单元10接收到的数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)。

当非线性估计单元60计算出电光调制器30的非线性系数a_km并发送给补偿单元20后，补偿单元20开始工作，x(n)经电光调制器30调制后的光信号z(n)与数字电信号u(n)成线性关系，光信号z(n)经光电探测器501、模拟数字转换器502调制成的数字电信号y(n)为未失真的数字电信号。需要说明的是，补偿单元20工作后，理想状态下数字电信号y(n)与数字电信号u(n)相等，但是实际可能会存在一定可允许的误差，例如，该可允许的误差可以为，在实际信号传输使用中，不影响用户体验等，即可以认为数字电信号y(n)与数字电信号u(n)在误差范围内是相等的。

示例性地，该光电探测器501、模拟数字转换器502及信号同步处理单元503可以集成为一个装置，也可以分别设置为一个装置，本发明实施例对此不进行限定。

非线性估计单元60，用于根据数字电信号y(n)以及非线性多项式 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 计算当前时刻的a_km并传输给补偿单元20。

示例性地，非线性估计单元60分别与补偿单元20和光电处理器50连接，每个时刻补偿单元20和光电处理器50分别将输出的数字电信号x(n)和y(n)发送给非线性估计单元60，使得非线性估计单元根据接收的数字电信号x(n)和y(n)以及非线性多项式 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 计算a_km，并将计算出的a_km发送给补偿单元20，用于下一时刻补偿单元20对数字电信号的预失真补偿，此时，上一时刻存储在补偿单元20中的a_km被替换。

示例性地，由于本实施例提供的电光调制装置100可以实时更新电光调制器30的非线性系数a_km，即当环境改变引起电光调制器30的非线性系数a_km改变时，电光调制装置100可以对数字电信号x(n)实时做出补偿，因此该电光调制器100的适用范围广。

本发明的实施例提供了一种电光调制装置100，通过实时计算并更新的电光调制器30的非线性系数a_km及非线性多项式 $x\left(n\right)=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{k0}{\left|u\left(n\right)\right|}^{k-1}}(u\left(n\right)-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m)\·{\left|x(n-m)\right|}^{k-1})$ 对数字电信号u(n)进行实时地预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，精确度高、生产效率高，结构简单、实现容易、成本低，解决了现有技术中，查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本复杂的问题。

实施例二：

参见图3，本实施例提供的电光调制装置100包括：依次连接的接收单元10，补偿单元20、电光调制器30。

示例性地，本实施例提供的电光调制装置100的接收单元10、补偿单元20和电光调制器30功能与前述实施例相同，此处不再赘述。

本实施例不需要增加反馈回路实时计算a_km，因为当电光调制器30的种类及其所处的外界环境较稳定时，电光调制器30的非线性系数a_km一般也比较稳定(误差范围内可以认为是恒定值，例如，该误差范围可以根据实际信号传输使用中，不影响用户体验等进行确定)，因此，本实施例中的a_km预先根据实际使用的电光调制器30进行计算并存储在补偿单元20中，供补偿单元20对数字电信号u(n)进行补偿，以消除电光转换过程中的非线性失真。

示例性地，在预先计算电光调制器30的非线性系数a_km时，具体装置可以包括：如实施例一提供的依次连接的光电探测器501、模拟数字转换器502、同步处理单元503及非线性估计单元60构成的反馈回路，且该反馈回路可以与本实施例提供的电光调制装置100连接。利用实施例一提供的计算a_km的方法求取稳定时的a_km，并将该a_km作为预设的电光调制器30的非线性系数，存储在补偿单元20中。

本发明的实施例提供的电光调制装置100，通过预设的电光调制器30的非线性系数a_km及非线性多项式 $x\left(n\right)=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{k0}{\left|u\left(n\right)\right|}^{k-1}}(u\left(n\right)-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m)\·{\left|x(n-m)\right|}^{k-1})$ 对数字电信号u(n)进行预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，由于本实施例采用的是预设的电光调制器30的非线性系数a_km，不能对电光调制器30的非线性系数a_km进行实时更新，因此适合在比较稳定的环境中使用，且只需要在该电光调制装置100出厂时或者第一次使用时，用上述预设电光调制器30的非线性系数a_km的装置对a_km进行预设，并存储在补偿单元20中即可，当a_km预设成功后即可撤去预设装置，具有结构简单、成本低的优势。

实施例三

参见图4，本实施例提供的电光调制装置100包括：依次连接的接收单元10，补偿单元20、电光调制器30，还包括依次连接的光耦合器40、光电处理器50及非线性估计单元60构成的反馈回路，其中，光耦合器40和电光调制器30连接，非线性估计单元60和补偿单元20连接。

本实施例的结构和原理与实施例一相同，此处仅针对不同部分进行说明。即本实施例中使用的是低带宽光电探测器501和低速模拟数字转换器502。

若业务流量为高带宽数据，则低带宽光电探测器501不将从光耦合器40接收的光信号转化为模拟电信号，使得非线性估计单元60不计算a_km，进而使得补偿单元20使用非线性估计单元60最后传输的a_km对数字电信号u(n)进行预失真补偿；

若业务流量为低带宽数据，则低带宽光电探测器501将从光耦合器40接收的光信号转化为模拟电信号，低速模拟数字转换器502将低带宽光电探测器501产生的模拟电信号转换为数字电信号，使得非线性估计单元60根据 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 计算a_km，进而使得补偿单元20使用所述a_km对数字电信号u(n)进行预失真补偿。

本实施例只在低带宽数据时对电光调制器30的非线性系数a_km进行计算并实时更新，将更新电光调制器30的非线性系数a_km与高带宽数据分离开，既不影响该消除非线性装置100的电光调制器30的非线性系数a_km的更新，同时也节省了成本，与实施例二提供的电光调制装置100相比，优点是：使用范围广、精确度高；与实施例一提供的电光调制装置100相比，优点是：成本低。

下面对当非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 时的电光调制装置进行说明。

当非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 时与上述实施例一至实施例三所述的电光调制装置100的区别仅在于， $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 不能进行求逆变换，因此补偿单元20是通过对

$y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 进行训练的方式获得预失真补偿后的数字电信号x(n)。

本发明的实施例提供了一种电光调制装置，通过对非线性记忆多项式 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 进行训练的方式对数字电信号进行预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，精确度高、生产效率高，结构简单、实现容易、成本低，解决了现有技术中，查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本复杂的问题。

一方面，本发明实施例提供一种电光调制的方法，应用于包括电光调制器的电光调制装置中，参见图5，该方法包括：

S501：接收单元接收数字电信号u(n)；

示例性地，接收单元不断地接收数字电信号，例如根据接收的先后顺序数字电信号可以分别可以记作u(1)、u(2)、u(3)......u(n)，因为每个时刻的数字电信号的非线性补偿原理均相同，因此本实施例仅以对数字电信号u(n)非线性补偿的过程为例作详细说明。

S502：根据非线性记忆多项式对数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)；

示例性地，因为电光调制器在电光转换过程中存在非线性失真，所以，若直接将数字电信号u(n)经电光调制器进行电光转换，获得的光信号会失真，所以，需要对数字电信号u(n)进行适当的补偿，使得补偿后的数字电信号x(n)经电光调制器进行电光转换获得的光信号与数字电信号u(n)成线性关系，从而避免电光转换过程中的非线性失真。

可选的，所述非线性记忆多项式可以包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1},$ $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 任一项，其中，所述K为最高非线性阶数，M为记忆长度，a_km为电光调制器的非线性系数，a_k0为M＝0时电光调制器的非线性系数，m、n为自然数，h(m)、a_k为电光调制器的非线性系数，其中，h(m)是记忆项的系数，a_k是非线性系数。

优选的，参见图6，为实时计算电光调制器非线性系数的方法，包括：

S601：采集电光调制器输出的光信号；

S602：将光信号转换成与数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)；

示例性地，将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)，可以包括：

1、将所述光信号转化为模拟电信号；

2、将所述模拟电信号转换为数字电信号；

3、将所述数字电信号转换为与所述数字信号同步的数字信号y(n)。

S603：根据数字电信号y(n)以及所述非线性无记忆多项式计算电光调制器非线性系数。

优选的，非线性记忆多项式可以包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}.$ 下面对非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 进行说明。

示例性地，M为自然数，表示记忆长度，当M＝0时，上述非线性多项式表示无记忆多项式，当M＞0时，上述非线性多项式表示有记忆多项式，且M值越大，补偿单元20对数字电信号u(n)的补偿的精确度越高；K为大于1的自然数，表示最高非线性阶数，存储在补偿单元20中，在电光调制器中，K一般可以设置为1≤K≤5，且K的取值越大，补偿单元20对数字电信号u(n)的补偿的精确度越高；a_km为电光调制器30的非线性系数，其中，a_km的大小会因电光调制器30的种类及其所处的外界环境的变化而变化，当电光调制器30的种类一定时，主要受环境温度的影响比较大。

示例性的， $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 可以通过求逆转化为： $x\left(n\right)=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{k0}{\left|u\left(n\right)\right|}^{k-1}}(u\left(n\right)-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m)\·{\left|x(n-m)\right|}^{k-1}),$ 由于在该步骤中，经预失真补偿后获得的是数字电信号x(n)，因此一般根据多项式 $x\left(n\right)=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{k0}{\left|u\left(n\right)\right|}^{k-1}}(u\left(n\right)-\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m)\·{\left|x(n-m)\right|}^{k-1})$ 对数字电信号x(n)进行预失真补偿。

下面对非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 时，与上述非线性记忆多项式包括 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 时的预失真补偿过程的不同之处进行说明。

示例性的，由于 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 不能进行求逆变换，因此该步骤中是通过对非线性记忆多项式 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 进行训练的方式获得预失真补偿后的数字电信号x(n)。

S503：将预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

本发明的实施例提供了一种电光调制方法，通过非线性记忆多项式对数字电信号进行预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，精确度高、生产效率高，结构简单、实现容易、成本低，解决了现有技术中，查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本复杂的问题。

示例性地，所述方法还可以包括：

若业务流量为高带宽数据，则所述电光调制装置不将所述光信号转化为模拟电信号，使得所述电光调制装置不计算电光调制器的非线性系数，并根据最后计算的电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿；

若业务流量为低带宽数据，则所述电光调制装置将所述光信号转化为模拟电信号，并将所述模拟电信号转换为数字电信号，以及根据所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数，并根据所述电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿。

这样可以实现只在低带宽数据时对电光调制器的非线性系数进行计算并实时更新，将更新电光调制器的非线性系数与高带宽数据分离开，既不影响该消除非线性装置的电光调制器的非线性系数的更新，同时也节省了成本。

一方面，本发明实施例提供一种发射机7，参见图7，包括：上述实施例提供的任一种电光调制装置100。

本发明实施例提供的发射机，通过非线性记忆多项式对数字电信号进行预失真补偿，从而消除电光调制装置的非线性，精确度高、生产效率高，结构简单、实现容易、成本低，解决了现有技术中，查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本复杂的问题。

一方面，本发明实施例提供一种电光调制***，参见图8，包括：上述实施例所述的发射机7及接收机8，其中，所述接收机8，用于接收光信号，并将所述光信号转化为数字电信号。

本发明实施例提供的电光调制***，通过非线性记忆多项式对数字电信号进行预失真补偿，从而消除发射机在电光转换过程中的非线性，精确度高、生产效率高，结构简单、实现容易、成本低，解决了现有技术中，查表法精确性不高、生产效率低；前馈技术结构复杂、实现困难，需要增加一套额外的光电转换***，导致成本复杂的问题。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种电光调制装置，其特征在于，包括：依次连接的接收单元，补偿单元以及电光调制器，其中，

所述接收单元，用于接收数字电信号u(n)，以及将所述数字电信号u(n)传输给补偿单元；

所述补偿单元，用于从所述接收单元接收数字电信号u(n)，以及根据非线性记忆多项式对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)，以及将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)传输给所述电光调制器；

所述电光调制器，用于从所述补偿单元接收所述预失真补偿后的数字电信号x(n)，以及将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

2.根据权利要求1所述的电光调制装置，其特征在于，所述非线性记忆多项式包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1},$ $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 任一项，其中，所述K为最高非线性阶数，M为记忆长度，a_km为电光调制器的非线性系数，a_k0为M＝0时电光调制器的非线性系数，m、n为自然数，h(m)、a_k为电光调制器的非线性系数，其中，h(m)是记忆项的系数，a_k是非线性项的系数。

3.根据权利要求1或2所述的电光调制装置，其特征在于，所述电光调制器的非线性系数为常数，且存储在所述补偿单元中。

4.根据权利要求3所述的电光调制装置，其特征在于，还包括：依次连接的光耦合器、光电处理器及非线性估计单元，其中，

所述光耦合器，与所述电光调制器连接，用于采集所述电光调制器输出的光信号；

所述光电处理器，用于接收所述光耦合器输出的光信号，并将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)，以及将所述数字电信号y(n)发送给所述非线性估计单元；

所述非线性估计单元，与所述补偿单元连接，用于根据所述数字电信号y(n)以及所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数并传输给所述补偿单元。

5.根据权利要求4所述的电光调制装置，其特征在于，所述光电处理器包括依次连接的光电探测器、模拟数字转换器及信号同步处理单元，其中，

所述光电探测器，用于将从所述光耦合器接收的光信号转化为模拟电信号；

所述模拟数字转换器，用于将所述光电探测器产生的模拟电信号转换为数字电信号；

所述信号同步处理单元，用于将所述模拟数字转换器产生的数字电信号转换为与所述数字信号同步的数字信号y(n)。

6.根据权利要求5所述的电光调制装置，其特征在于，

所述光电探测器为低带宽光电探测器，所述模拟数字转换器为低速模拟数字转换器，

若业务流量为高带宽数据，则所述光电探测器不将从所述光耦合器接收的光信号转化为模拟电信号，使得所述非线性估计单元不计算电光调制器的非线性系数，进而使得所述补偿单元使用所述非线性估计单元最后传输的a_km对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿；

若业务流量为低带宽数据，则所述光电探测器将从所述光耦合器接收的光信号转化为模拟电信号，所述模拟数字转换器将所述光电探测器产生的模拟电信号转换为数字电信号，使得所述非线性估计单元根据所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数，进而使得所述补偿单元使用所述电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿。

7.一种电光调制的方法，应用于包括电光调制器的电光调制装置中，其特征在于，包括：

接收数字电信号u(n)；

根据非线性记忆多项式对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿，获取预失真补偿后的数字电信号x(n)；

将所述预失真补偿后的数字电信号x(n)转化为光信号。

8.根据权利要求7所述的电光调制的方法，其特征在于，所述非线性记忆多项式包括： $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{\left[\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)x(n-m)\right]}^k$ 或者 $y\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}h\left(m\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{a}_k{x}^k(n-m)$ 任一项，其中，所述K为最高非线性阶数，M为记忆长度，a_km为电光调制器的非线性系数，a_k0为M＝0时电光调制器的非线性系数，m、n为自然数，h(m)、a_k为电光调制器的非线性系数，其中，h(m)是记忆项的系数，a_k是非线性项的系数。

9.根据权利要求7或8所述的电光调制的方法，其特征在于，所述电光调制器的非线性系数为预设的常数。

10.根据权利要求9所述的电光调制的方法，其特征在于，所述方法还包括：

采集所述电光调制装置输出的光信号；

将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)；

根据所述数字电信号y(n)以及所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数。

11.根据权利要求10所述的电光调制的方法，其特征在于，将所述光信号转换成与所述数字电信号u(n)同步的数字电信号y(n)，包括：

将所述光信号转化为模拟电信号；

将所述模拟电信号转换为数字电信号；

将所述数字电信号转换为与所述数字信号同步的数字信号y(n)。

12.根据权利要求11所述的电光调制的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若业务流量为高带宽数据，则所述电光调制装置不将所述光信号转化为模拟电信号，使得所述电光调制装置不计算电光调制器的非线性系数，并根据最后计算的电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿；

若业务流量为低带宽数据，则所述电光调制装置将所述光信号转化为模拟电信号，并将所述模拟电信号转换为数字电信号，以及根据所述非线性记忆多项式计算电光调制器的非线性系数，并根据所述电光调制器的非线性系数对所述数字电信号u(n)进行预失真补偿。

13.一种发射机，包括如权利要求1-6任一项所述的电光调制装置。

14.一种电光调制***，包括如权利要求13所述的发射机及接收机，其中，所述接收机，用于接收光信号，并将所述光信号转化为数字电信号。

Images