When an optical CDMA network is implemented by traditional methods, an optical code is preferentially selected, and then an optical source and a tunable encoder are designed to generate the code. In this case, the components designed to generate preselected code may have large loss and complicated structure, and then resulted performance is degraded, because the preselected code doesn’t take account of hardware optimization.
This thesis describes effective design and implementation of wavelength-hopping and time-spreading (WH-TS) optical CDMA networks, in which new technologies to overcome above problems are proposed. The new technologies provide the reversed design procedure that the required components as well as the network are first designed, and then optical codes are generated by the adaptation procedure for fully utilization of preselected hardware and resultant high performance.
The proposed optical CDMA system comprises a modified figure-of-eight fiber laser (MF8L) as an optical source, a tunable encoder using fixed delay lines (FDLs), and an adaptive resonance code (ARC). Experimental results of the proposed simple MF8L show that the optical pulses from the MF8L satisfy all requirements in a WH-TS optical CDMA source such as broadband spectrum (26 nm), high-power (over 1 kW peak power), and short pulse-width (0.79 ps). The novel tunable encoder consists of an arrayed waveguide grating (AWG), switches, and FDLs instead of tunable delay lines (TDLs) that make the system complex and cause large loss during the encoding process. The proposed tunable encoders are therefore implemented using fewer elements and causes lower loss (at least 17 dB) than those using TDLs. The ARC is generated by the optimization program to minimize multiple access interference (MAI) as well as to adapt to arbitrary restrictions such as code length, the number of wavelength, and weight (the number of pulses) that arise from designing WH-TS optical CDMA networks, and implementing MF8Ls and tunable encoders.
In conlusion, the WH-TS optical CDMA networks are implemented with new coding and system technologies using ARC, MF8L source, and tunable encodig schemes. The results show that the proposed scheme provides less complicated structure with less number of components and supports more than three times as many simultaneous users maintaining BER below $10^(-9)$ as other existing networks. Therefore, the proposed technologies will be new paradigms for designing and implementing WH-TS optical CDMA networks.
기존의 방법으로 광 CDMA 시스템을 구현하는 경우, 먼저 적절한 광 코드를 선택한 후, 이 코드를 구현하기 위한 광원과 가변 인코더를 설계한다. 그러나, 이 경우 무리하게 코드 구현을 위한 소자를 설계해야만 하므로, 설계된 소자에 의한 광 손실이 많아지거나 소자의 구조가 복잡해지는 등의 문제가 발생한다. 또한, 이렇게 설계된 소자들은 그 기능을 최대한 활용할 수 없게 된다. 그러므로, 이러한 문제가 발생하지 않는 새로운 설계 및 구현 기법이 요구된다.
본 논문에서는 시간/파장 영역의 분산을 이용하는 광 CDMA 네트워크의 설계 및 구현을 기존의 방법에 비하여 유연하고 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 새로운 기법을 제안한다. 즉, 새로운 8자형 레이저 (MF8L), 고정된 시간 지연 소자 (FDL)를 이용한 새로운 구조의 가변 인코더, 설계된 소자를 위한 최적의 광 코드를 생성해주는 적응 공진 기법 (ART)을 제안한다. 새로운 설계 기법을 사용할 경우, 먼저 필요한 구성요소를 포함한 네트워크가 설계되고, 설계된 구성요소를 위한 최적의 광 코드 (ARC)가 생성된다. 그러므로, 설계된 구성요소의 기능을 최대한 활용할 수 있게 된다.
실험을 통하여 제안된 MF8L이 파장 및 시간 영역의 분산을 이용하는 광 CDMA의 모든 요구조건을 만족하는 펄스를 만들 수 있음을 확인한다. 또한, AWG, 광 스위치, 고정된 시간 지연 소자를 이용하는 새로운 구조의 가변 인코더는 기존의 가변 시간 지연 소자를 이용하는 방법들에 비해, 17dB 이상의 손실 저하 효과를 보인다. ART는 어떤 조건에서도 항상 최소의 다중 접속 간섭 (MAI)을 갖는 광 코드를 생성할 수 있다. 그러므로, 앞서 설계된 우수한 성능을 갖는 네트워크의 구성요소를 손실없이 최대한 효율적으로 사용할 수 있도록 ART를 이용해서 최적의 광 코드 (ARC)를 생성하고 네트워크의 설계를 마무리한다.
제안된 방법을 이용하여 설계된 네트워크에서는 기존의 다른 네트워크에 비하여 세 배 이상의 사용자가 일정한 BER ($10^(-9)$)을 유지하면서 동시에 통신을 할 수 있다. 또한, 월등히 적은 소자를 이용하여 네트워크를 구현할 수 있다. 그러므로, 본 논문에서 제안된 기법들은 시간/파장 영역의 분산을 이용하는 광 CDMA 시스템 설계에 있어서 새로운 패러다임이 될 것이다.
