Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Performance characteristics of the spectral-amplitude-coding optical CDMA system based on one-dimensional optical codes and a multi-array laser 

Teena Sharma and Ravi Kumar Maddila

Department of Electronics and Communication, Malviya National Institute of Technology, Jaipur, India 

Download this article

Abstract. We present a comparative analysis of performance characteristics of the optical code-division multiple-access systems, which are based on spectral-amplitude coding (SAC) and are implemented using eight different one-dimensional optical codes and a multi-array laser. We try to find the best code for the SAC systems by taking into consideration such parameters as system requirements for the number of users, the data rate and the type of network suitable for a particular code. Our simulations reveal that the capacity of the SAC systems can be improved when those systems are implemented with a laser rather than incoherent light source. Moreover, we demonstrate that the laser-based SAC system performs well in terms of high data rates, which is followed by improved bit error rates occurring with increasing number of users. As a trade-off among different performance characteristics, different optical codes under analysis can be applied for different specific communication systems. The suggested codes support the maximal data rates up to 12 Gbps for approximately 50 users. The maximal fibre length that supports error-free transmission is equal to 70 km.

Keywords: SAC OCDMA, optical codes, multi-array lasers, detection techniques, bit-error rate, phase-induced intensity noise, modified double-weight codes

UDC: 535.8
Ukr. J. Phys. Opt. 20 81-90
doi: 10.3116/16091833/20/2/81/2019
Received: 01.02.2019

Анотація. Представлено порівняльний аналіз характеристик оптичних систем множинного доступу з кодовим розділенням, які засновані на спектрально-амплітудному кодуванні (САК) і реалізовані з використанням восьми різних одновимірних оптичних кодів і матричного лазера. Ми намагалися знайти найкращий код для систем САК, враховуючи такі параметри як системні вимоги до кількості користувачів, швидкості передавання даних і типу мережі, придатного для конкретного коду. Наше моделювання показало, що інформаційну ємність систем САК можна поліпшити, якщо ці системи засновані на лазерах, а не на некогерентних джерелах світла. Крім того, продемонстровано, що САК, заснована на лазері, добре працює з точки зору високих швидкостей передавання даних, що супроводжується також пониженням частоти появи бітових помилок зі збільшенням кількості користувачів. Як компроміс між різними характеристиками, для різних конкретних систем комунікацій можна застосовувати різні проаналізовані нами оптичні коди. Запропоновані коди підтримують максимальну швидкість передачі даних до 12 Гбіт/с для приблизно 50 користувачів. Максимальна довжина волокна, яка підтримує безвідмовне передавання даних, дорівнює 70 км.
 
REFERENCES
    1. Farhat A, Menif M, Lepers C, Rezig H and Gallion P, 2008. Performance comparison of coherent versus incoherent direct sequence optical code division multiple access system. In: Photonics North, Vol. 7099, p. 70991N. doi:10.1117/12.806880
    2. Alhassan A M, Badruddin N, Saad N M and Aljunid S A, 2013. Enhancing the performance of coherent sources SAC OCDMA networks via spatial multiplexing. J. Opt. Soc. Korea. 17: 471-480. doi:10.3807/JOSK.2013.17.6.471
    3. Karafolas N and Uttamchandani D, 1996. Optical fiber code division multiple access networks: A review. Opt. Fiber Technol. 2: 149-168. doi:10.1006/ofte.1996.0017
    4. Abd T H, Aljunid S A, Fadhil H A, Radhi I F, Ahmad R B and Rashid M A, 2012. Performance improvement of hybrid SCM SAC-OCDMA networks using multi-diagonal code. Sci. Res. Essays. 7: 1262-1272. doi:10.5897/SRE11.1664
    5. Al-Khafaji H M, Aljunid S A and Fadhil H A, 2012. Improved BER based on intensity noise alleviation using developed detection technique for incoherent SAC-OCDMA systems. J. Mod. Opt. 59: 878-886. doi:10.1080/09500340.2012.676094
    6. Ayotte S and Rusch L A, 2007. Increasing the capacity of SAC-OCDMA: Forward error correction or coherent sources? IEEE J. Select. Topics in Quant. Electron. 13: 1422-1428. doi:10.1109/JSTQE.2007.897671
    7. Krehlik P, 2009. Improvement in dispersion tolerance of high-speed fiber optic transmission link by optimization of laser modulation. Opto-Electron. Rev. 17: 225-230. doi:/10.2478/s11772-009-0006-y
    8. Mamdoohi G, Sarmani A R, Abas A F, Yaacob M, Mokhtar M and Mahdi M A, 2013. 20 GHz spacing multi-wavelength generation of Brillouin-Raman fiber laser in a hybrid linear cavity. Opt. Express. 21: 18724-18732. doi:10.1364/OE.21.018724
    9. Dai B, Gao Z, Wang X, Kataoka N and Wada N, 2011. A novel optical orthogonal modulation format based on differential phase-shift keying and code-shift keying. IEEE Photon. Technol. Lett. 23: 1210-1212. doi:10.1109/LPT.2011.2158602
    10. Fadhil H A, Aljunid S A and Ahmad R B, 2010. Design considerations of high performance optical code division multiple access: a new spectral amplitude code based on laser and light emitting diode light source. IET Optoelectron. 4: 29-34. doi:10.1049/iet-opt.2009.0010
    11. Al-Khafaji H M, Amphawan A and Fadhil H A, 2012. Improving spectral efficiency of SAC-OCDMA systems by SPD scheme. IEICE Electron. Express. 9: 1829-1834. doi:10.1587/elex.9.1829
    12. Norazimah M Z, Aljunid S A, Fadhil H A and Zain A M, 2011. Analytical comparison of various SAC-OCDMA detection techniques. In: 2nd IEEE Int. Conf. on Photonics, pp. 1-5. doi:10.1109/ICP.2011.6106864
    13. Wei Z and Ghafouri-Shiraz H, 2002. Unipolar codes with ideal in -phase cross-correlation for spectral-amplitude-coding optical CDMA system. IEEE Trans. Commun. 50: 1209-1212. doi:10.1109/TCOMM.2002.800826
    14. Smith E D, Blaikie R J and Taylor D P, 1998. Performance enhancement of spectral- amplitude-coding optical CDMA using pulse-position modulation. IEEE Trans. Commun. 46: 1176-1185. doi:10.1109/26.718559
    15. Sciancalepore C, Bakir B B, Menezo S, Letartre X, Bordel D and Viktorovitch P, 2013. III-V-on-Si photonic crystal vertical-cavity surface-emitting laser arrays for wavelength division multiplexing. IEEE Photon. Technol. Lett. 25: 1111-1113. doi:10.1109/LPT.2013.2260140


    (c) Ukrainian Journal of Physical Optics