[论文解读] 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 7

一句话总结

本文提出一种新型循环移位（CS）码，用于使用光纤布拉格光栅（FBG）的光谱幅度编码-光学码 division multiple access（SAC-OCDMA）系统。CS码可实现简单构造、大用户容量、零互相关以抑制多址干扰（MAI）和相位诱导强度噪声（PIIN），并通过相邻频段分配减少滤波器需求并简化接收机设计。在OptiSystem v13中的仿真结果表明，其性能优于传统SAC-OCDMA码。

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.

研究动机与目标

• 为解决现有SAC-OCDMA码的局限性，如用户容量有限以及来自MAI和PIIN的高干扰。
• 开发一种构造简单且基数较大的码，以支持可扩展的多用户光接入网络。
• 通过在频谱中连续排列频段，减少编码器/解码器架构中所需光学滤波器的数量。
• 实现零互相关，以有效抑制MAI和PIIN。
• 通过高效的频谱资源利用，简化接收机设计并降低系统成本。

提出的方法

• 设计一种基于基序列循环移位的正交光谱幅度码的循环移位（CS）码。
• 利用光纤布拉格光栅（FBG）实现编码与解码，利用其波长选择性特性。
• 将码的活动频段在光谱中连续排列，以最小化所需滤波器数量。
• 通过数学分析推导码的基数和相关性特性，确保零互相关。
• 在OptiSystem v13中使用真实参数仿真系统性能，评估误码率（BER）和频谱效率。
• 通过理论分析与仿真评估验证码在MAI和PIIN下的鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否设计出一种新型SAC-OCDMA码，其基数大于现有码且构造更简单？
• RQ2 在光谱幅度编码中使用循环移位是否能有效消除互相关，并有效抑制MAI和PIIN？
• RQ3 相邻频段分配是否能减少编码器/解码器架构中所需光学滤波器的数量？
• RQ4 在误码率（BER）和频谱效率方面，所提出的CS码相较于传统SAC-OCDMA码性能如何？
• RQ5 基于FBG的CS码实现是否能提供一种成本效益高且可扩展的光接入网络解决方案？

主要发现

• 所提出的循环移位码实现零互相关，可有效抑制多址干扰（MAI）和相位诱导强度噪声（PIIN）。
• CS码的频段连续排列，减少了所需光学滤波器的数量，简化了接收机设计。
• 该码支持大基数，可支持大量同时用户，并具备灵活的码重选择能力。
• 在OptiSystem v13中的仿真结果表明，CS码在误码率（BER）性能方面优于传统SAC-OCDMA码。
• 数学分析证实了该码的正交性与可扩展性，验证了其在高容量光接入网络中的适用性。
• 基于FBG的实现因组件数量减少，可实现成本更低、能效更高的光编码与解码。