[논문 리뷰] Cyclic Shift Code for SAC-OCDMA Using Fiber Bragg-Grating

Salwa Mostafa, Abd El–Naser A. Mohamed외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 31.

graph theory and CDMA systems참고 문헌 16인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 섬유 브라그 격자(FBG)를 사용한 스펙트럼 진폭 코딩-광다중접속분할다중화(SAC-OCDMA) 시스템을 위한 새로운 순환 이동(CS) 코드를 제안한다. CS 코드는 간단한 구조, 높은 사용자 용량, 다중접속 간섭(MAI) 및 위상 유도 강도 노이즈(PIIN)를 억제하기 위한 영차수 상관관계, 인접 주파수 대역 배치로 인해 필터 요구 사항을 줄이고 수신기 설계를 단순화한다. OptiSystem v13에서의 시뮬레이션 결과는 기존의 전통적 SAC-OCDMA 코드보다 뛰어난 성능을 보였다.

ABSTRACT

We proposed a novel code called cyclic shift (CS) code to overcome the drawbacks exists in traditional Spectral Amplitude Coding- Optical Code Division Multiple Access (SAC-OCDMA) codes that have been presented in the past few years. The proposed cyclic shift code has simple construction and large cardinality in selecting the code weight and the number of users. It also has zero cross correlation which allows it to suppress both Multiple Access Interference (MAI) and Phase Induced Intensity Noise (PIIN). Moreover, the frequency bins of the proposed code exist beside each other which reduce the number of filters needed to encode and decode the data. Therefore, the receiver design becomes simple and cost efficient. We compared the performance of our proposed code to the traditional codes and show that our proposed code gives better performance than the traditional SAC-OCDMA codes. A mathematical analysis of CS code has been derived. Simulation analysis for CS code has been carried out using optisystem ver.13.

연구 동기 및 목표

• 기존 SAC-OCDMA 코드의 한계, 즉 제한된 사용자 용량과 MAI 및 PIIN으로 인한 높은 간섭 문제를 해결하기 위해.
• 확장 가능한 다중 사용자 광접근망을 위해 간단한 구조와 큰 기수를 갖춘 코드를 개발하기 위해.
• 스펙트럼 내에서 주파수 대역을 연속적으로 배열하여 인코더/디코더 아키텍처에서 요구되는 광필터 수를 줄이기 위해.
• MAI 및 PIIN을 효과적으로 억제하기 위해 영차수 상관관계를 달성하기 위해.
• 효율적인 스펙트럼 자원 활용을 통해 수신기 설계를 단순화하고 시스템 비용을 절감하기 위해.

제안 방법

• 기본 시퀀스의 순환 이동을 이용한 정규직교 스펙트럼 진폭 코드를 갖춘 순환 이동(CS) 코드 설계.
• 스펙트럼 선택성 특성을 활용하여 광 인코딩 및 디코딩을 위한 섬유 브라그 격자(FBG)를 사용한 코드 구현.
• 코드의 활성 주파수 대역을 스펙트럼 내에서 연속적으로 배열하여 요구되는 필터 수를 최소화.
• 수학적 분석을 통해 코드의 기수 및 상관관계 특성을 유도하여 영차수 상관관계를 보장.
• 비트 오류율(BER) 및 스펙트럼 효율성 평가를 위해 실제 파arameter를 사용하여 OptiSystem v13에서 시스템 성능 시뮬레이션.
• 이론적 및 시뮬레이션 기반 평가를 통해 MAI 및 PIIN에 대한 코드의 강인성을 검증.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 코드보다 더 큰 기수와 더 간단한 구조를 갖춘 새로운 SAC-OCDMA 코드를 설계할 수 있는가?
• RQ2 스펙트럼 진폭 코딩에서 순환 이동을 사용함으로써 상관관계를 제거하고 MAI 및 PIIN을 효과적으로 억제할 수 있는가?
• RQ3 인접 주파수 대역 배치는 인코더/디코더 아키텍처에서 요구되는 광필터 수를 줄일 수 있는가?
• RQ4 비트 오류율(BER) 및 스펙트럼 효율성 측면에서 제안된 CS 코드는 기존의 전통적 SAC-OCDMA 코드보다 성능이 뛰어나게 되는가?
• RQ5 FBG 기반의 CS 코드 구현은 비용 효율적이고 확장 가능한 광접근망 솔루션을 제공할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 순환 이동 코드는 영차수 상관관계를 달성하여 다중접속 간섭(MAI) 및 위상 유도 강도 노이즈(PIIN)를 효과적으로 억제한다.
• CS 코드의 주파수 대역은 연속적으로 배열되어 있어 요구되는 광필터 수를 줄이고 수신기 설계를 단순화한다.
• 코드는 큰 기수를 지원하여 다양한 코드 무게 선택이 가능하고, 동시에 많은 수의 사용자를 수용할 수 있다.
• OptiSystem v13에서의 시뮬레이션 결과, CS 코드는 기존의 전통적 SAC-OCDMA 코드보다 비트 오류율(BER) 성능에서 뛰어난 성능을 보였다.
• 수학적 분석을 통해 코드의 직교성과 확장 가능성을 확인하였으며, 고용량 광접근망에 적합함을 검증하였다.
• FBG 기반의 구현은 구성 요소 수가 감소함에 따라 비용 효율적이고 에너지 효율적인 광 인코딩 및 디코딩을 가능하게 한다.