[論文レビュー] Cyclic Shift Code for SAC-OCDMA Using Fiber Bragg-Grating

Salwa Mostafa, Abd El–Naser A. Mohamed+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 31, 2019

graph theory and CDMA systems参考文献 16被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、フォイル・ブレッグ・グレーティング（FBG）を用いたスペクトルアモニチュード符号化-光多重アクセス（SAC-OCDMA）システムのための新しいサイクリック・シフト（CS）符号を提案する。CS符号は、簡単な構築、大容量のユーザー数、複数アクセス干渉（MAI）および位相誘起強度ノイズ（PIIN）の抑制に有効なゼロ相互相関、および隣接周波数チャンネルの割り当てにより、フィルタ要件の低減と受信機設計の簡素化を実現する。OptiSystem v13を用いたシミュレーション結果は、従来のSAC-OCDMA符号よりも優れた性能を示している。

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.

研究の動機と目的

• 既存のSAC-OCDMA符号の限界、例えばユーザー数の制限およびMAIとPIINによる高い干渉を是正すること。
• スケーラブルなマルチユーザー光アクセスネットワークに適した、構築が簡単で基数が大きな符号を開発すること。
• スペクトル上で周波数チャンネルを連続的に配置することで、エンコーダ/デコーダアーキテクチャにおける必要な光学フィルタ数を削減すること。
• MAIおよびPIINの効果的抑制を実現するため、ゼロ相互相関を達成すること。
• 効率的なスペクトルリソース利用を通じて、受信機設計の簡素化とシステムコストの低減を図ること。

提案手法

• 基本シーケンスのサイクリックシフトを用いて、直交スペクトルアモニチュード符号を持つサイクリック・シフト（CS）符号を設計すること。
• 波長選択性を活用して、光学符号化およびデコードにフォイル・ブレッグ・グレーティング（FBG）を実装すること。
• 符号のアクティブ周波数チャンネルを光スペクトル上で連続的に配置することで、必要なフィルタ数を最小限に抑えること。
• 数学的解析を用いて符号の基数および相関特性を導出し、ゼロ相互相関を保証すること。
• ビット誤り率（BER）およびスペクトル効率を評価するために、現実的なパrametersを用いてOptiSystem v13でシステム性能をシミュレートすること。
• 理論的およびシミュレーションベースの評価を通じて、MAIおよびPIINに対する符号のロバスト性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存の符号よりも基数が大きく、構築が簡単な新しいSAC-OCDMA符号を設計できるか？
• RQ2 スペクトルアモニチュード符号におけるサイクリックシフトの使用が、相互相関を排除し、MAIおよびPIINを効果的に抑制できるか？
• RQ3 隣接周波数チャンネルの割り当てにより、エンコーダ/デコーダアーキテクチャにおける必要な光学フィルタ数を削減できるか？
• RQ4 BERおよびスペクトル効率の観点から、提案されたCS符号は従来のSAC-OCDMA符号と比べてどのように性能が優れているか？
• RQ5 FBGベースの実装により、コスト効率が良く、スケーラブルな光アクセスネットワークソリューションを実現できるか？

主な発見

• 提案されたサイクリック・シフト符号はゼロ相互相関を達成しており、複数アクセス干渉（MAI）および位相誘起強度ノイズ（PIIN）の効果的抑制が可能である。
• CS符号の周波数チャンネルは連続的に配置されており、必要な光学フィルタ数の削減と受信機設計の簡素化が実現されている。
• この符号は大規模な基数をサポートしており、柔軟な符号ウェイト選択が可能で、多数の同時ユーザーを扱える。
• OptiSystem v13を用いたシミュレーション結果は、CS符号がビット誤り率（BER）性能において従来のSAC-OCDMA符号を上回っていることを示している。
• 数学的解析により、符号の直交性およびスケーラビリティが確認され、高容量光アクセスネットワークへの適性が裏付けられている。
• FBGベースの実装により、部品数の削減に起因して、コスト効率が良く、エネルギー効率の高い光学符号化およびデコードが実現可能である。