I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m b e r   20 20 ,   pp .   1471 ~ 1478   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 3 . pp 147 1 - 1478       1471       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   T o w a r d 5 G   m i l l i m e t e r - w a v e   w i r e l e ss net w o r k s:   a   c o m p a r a t i v e   st u d y   o n   e l e c t r o - o p t i c a l   u p c o n v e r s i o n   t e c h n i q u e s       N ae l   A .   A l - S h ar e e fi 1 ,   Jaaf ar   A .   A l d h ai b a i n i 2 ,   S u r A d i l   A b b as 3 ,   H ad e e l   S .   O b a i d 4   1 C o l l e g e   o f   B i o m e di c a l   I nf o r m a t i c s ,   U n i v e r s i t y   of   I nf o r m a t i o T e c hno l o gy   a nd   C o m m uni c a t i o ns   ( U O I T C ) ,   I r a q   2 , 3 , 4 C o l l e g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   o f   I n f o r m a t i o T e c hno l o gy   a nd   C o m m uni c a t i o ns   ( U O I T C ) ,   I r a q   1 D i j l a U ni v e r s i t y   C o l l e g e ,   B a g hda d ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e O c t   2 ,   20 19   R e v i s e F e b   9 ,   2020   A c c e pt e M a r   2 9 ,   202 0       F i f t h - g e ne r a t i o ( 5G )   w i r e l e s s   ne t w o r ks   t ha t   us e   t h e   M M W   ho l a   g r e a t   pr o m i s e   t o   r e v o l ut i o ni z e   w i r e l e s s   i n dus t r y .   H o w e v e r ,   t he   d i f f i c ul t y   i n   g e ne r a t i ng   a nd  t r a ns m i t t i ng   t he s e   h i g h f r e q ue nc y   s i g na l s   i t he   e l e c t r i c a l - do m a i due   t o   ba ndw i dt l i m i t a t i o of   e l e c t r o ni c   c o m po ne nt s ,   a nd  hi g a bs o r p t i o l o s s   l i m i t s   c ur r e n t   a ppl i c a t i o ns .   C o ns e q ue n t l y ,   pt i c a l   g e ne r a t i o a nd  t r a n s m i s s i o o f   M M - W   s i g na l s   a r e   a   v i a b l e   o pt i o n.   I t hi s   pa pe r ,   a   c om pa r a t i v e   s t udy   i s   c a r r i e o ut   o t h r e e   e l e c t r o - o pt i c a l   upc o nv e r s i o ( E O U )   t e c hni que s   t o   g e ne r a t e   60 - G H z   M M - W   s i g na l ,   n a m e l y   4 - t upl i ng ,   6 - t upl i ng   a nd  8 - t u pl i ng .   T he   pa p e r   b r i e f l y   de s c r i be s   t he   t h r e e   t e c hn i que s   a n a n a l y s e s   t he   o pt i c a l   ha r m o ni c   d i s t o r t i o s upp r e s s i o r a t i o   ( O H D S R )   a n d   e l e c t r i c a l   s pur i o us   s up pr e s s i o r a t i o   ( E S S R )   g e n e r a t e by   e a c o ne   o f   t h e   t e c hni que s .   O H D S R   a nd   E S S R   ha v e   b e e n   c o m pa r e t o   s ho w   t he   t r a de - o f f   be t w e e n   t he   t e c hni que s .   I a dd i t i o n,   t h e   pa pe r   c o m pa r e s   t h e   i m p l e m e nt a t i o o f   no n− i de a l   pha s e   s h i f t i ng   o O H D S R   f o r   t he   t hr e e   E O U   t e c hn i que s F i na l l y ,   t he   pe r f o r m a nc e   o f   t he   t h r e e   E O U   t e c hni q ue s   a f t e r   t r a ns m i s s i o o ve r   o pt i c a l   f i be r   i s   e v a l u a t e by   qua l i t y   f a c t o r   ( Q - f a c t o r )   a nd  e y e   pa t t e r n   t e s t .   T he   r e s u l t s   o f   t he   s i m u l a t i o i l l us t r a t e   w e l l   t h e   be ne f i t s   o f   t he   pe r f o r m e s t udy   a nd  c o n f i r m   t h a t   t h e   4 - t u pl i ng   c o ns t i t ut e s   a   c o s t - e f f e c t i v e   t e c hni que   t o   g e ne r a t e   MM - W   s i g na l s .     Ke y w or d s :   Co m pa r a t i v e   s t udy     E y e   pa t t e rn   F i f t h - ge n e r a t i o (5G )   Q - f a c t o r     T upl i n g - t e c hn i que s   C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N a e l   A .   A l - S ha r e e f i ,   Co l l e ge   of   B i o m e di c a l   I n f o r m a t i c s ,   U n i v e r s i t y   of   In f o r m a t i o n   T e c hn o l o g y   a nd  Co m m u ni c a t i o n s   (U O IT C),   B a g h d a d ,   I ra q .   E m a i l :   d r . na e l . a l _s h a r e e f i @ uo i t c . e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N   W i r e l e s s   i n dus t r y   i s   m o v i n t o w a r t h e   5G   N R   (N e w   R a di o t e c hn o l o g y   t o   pr ov i de   un p r e c e de n t e G i ga b i t pe r− s e c o n t hr o ug h pu t   t o   a   m o b i l e   de v i c e .   O n e   w a y   t o   e n a b l e   5G   i s   t o   c l i c o n   u n us e n e w   b a n ds   a t   t h e   t o of   t h e   ra di o   s pe c t r u m .   T h e s e   h i g b a nds   a r e   k n o w n   a s   M M W   a n ha v e   be e n   r e c e n t l y   be e n   o pe n e d   up  by   r e gul a t o r s   f o r   l i c e n s i n [ 1].   M M W   e l e c t r i c a l   ge n e ra t i o n   a n t r a n s m i s s i o l o o t r o ub l e s o m e   pr o c e s s   s i n c e   M M W   s i g n a l s   a r e   s us c e pt i b l e   t i n t e r f e r e n c e   a n us ua l l y   n e e t o   m a i n t a i n   l i n e - of - s i gh t   t r a n s m i s s i o t o   w o r [2] .   B e s i de s ,   M M W   s i gn a l s   c a nn o t   e a s i l y   m o ve   t hr o ugh   b ui l di n gs   o r   o b s t a c l e s   a n t h e y   c a n   b e   a b s o r be by   l e a ve s   a n ra i n   [ 3].   H e n c e   o pt i c a l   M M W   g e n e ra t i o n   a n R O F   t ra n s po rt a t i o n   t e c hni que s   w e r e   pr o po s e d.   T h e   o pt i c a l   M M W   ge n e r a t i o n   t e c hn i que s   c a n   b e   b r o ke n   do w n   i nt o   o pt i c a l   h e t e r o d y n e   de t e c t i o n   (O H D )   [4 - 7]  a n E O U   t e c hn i que s   [8 - 14] .   E O U   g a i n e a   l o t   of   a t t e n t i o n   b e c a us e   of   i t s   s t a b i l i t y ,   f l e xi b i l i t y   a n h i g h e r   m o dul a t i o n   b a n dw i dt h.   E O U   i s   a   t e c hn i q ue   b a s e o pt i c a l   f r e que n c y m ul t i p l i c a t i o w h e r e i n   h i g h o r de r   o pt i c a l   ha rm o n i c s   a r e   c r e a t e by   us i n a   l a s e r   d i o de   w i t h   a n   e xt e rna l   m o dul a t o r ,   s uc h   a s   M a c h Z e hn de r   m o dul a t o r   (M Z M d r i v e n   by   a   s i n us o i da l   r a di o   f r e que n c y   (R F s i gna l .   Co m pa r e w i t h     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1471   -   1478   1472   t h e   O H D   t e c hn i q ue ,   E O U   c a n   ge n e r a t e   a   hi g h pu r i t y   o pt i c a l   M M W   s i g na l s   w i t h o ut   t h e   us e   o f   c o m pl e m e c h a ni s m s   f o r   p ha s e   n o i s e   r e p r e s s i o n   [15] .     S e ve r a l   di f f e r e n t   E O U   t e c hn i que s   ha v e   b e e n   r e c e n t l y   pr o po s e w i t h   v a ri o us   f r e que n c y m ul t i p l i c a t i o n   s uc h   a s   4− ,   6 ,   8 ,   12 ,   16−   a nd  24 - t up l i n g .   A ut h o r   [16]  p r o po s e s   a   f r e que n c y   24− t u pl i ng  M M W   ge n e r a t i o n   t e c hn i q ue   b a s e o n   t w o   i n t e g ra t e M Z M   (IM Z M s ).   A u t h o r s   [ 17,   18]  p r o po s e   16− t u pl i ng  t e c hni que   us i n t w c a s c a de M Z M s   a n du a l   pa ra l l e l   M Z M s .   A ut h o r   [ 19]  h a s   p r o po s e d   12− t u pl i ng  t e c hni que .   T hi s   t e c hn i que   i s   b a s e o n   b a s e d   o n   t w o   c a s c a de dua l - pa ra l l e l   M Z M s .   M M W   ge n e ra t i o w i t h   hi g h e r   f r e que n c y   m ul t i p l i c a t i o f a c t o r s ,   i . e .   24,   16  a n d   12 ,   p l a y s   a   s i g ni f i c a nt   r o l e   i r e duc i n g   r e qui r e m e nt s   fo r   hi g h f r e que n c y   R F   L O s   a t   t h e   s w i t c h i n g   c e n t e r .   H ow e ve r ,   c o m pl e c i r c ui t s   a n h i g h e m o dul a t i o n   i nde a r e   n e e de d.   T h e   h i g h e r   m o dul a t i o n   i n de w i l l   ha s   a   l o w   c o n v e r s i o n   e f f i c i e n c y .   F urt h e rm o r e ,   E S S R   a n d   O H D S R   a r e   l o w   [20].   T h e   p r e s e n t   pa pe i s   f oc us i n o n   E O U   t e c hn i q ue s   f o r   o pt i c a l   ge n e ra t i o n   a n t ra n s m i s s i o n   o f   M M W   s i gn a l s .   A   c o m pa r a t i v e   s t ud y   i s   c a r ri e o ut   b e t w e e n   t hr e e   di ff e r e n t   E O U   t e c hn i q ue s .   T h e   s t udy   a i m s   a t   s h o w i n s t r e n g t h s   a n w e a kn e s s e s   of   e a c h   E O U   t e c hn i que   a n d   e v a l ua t i n e a c h   t e c hni que   i n   t e rm s   o O H D S R   a n E S S R .   A s   w e l l   a s   i n   t e rm s   o t h e   i n f l ue n c e   of   n o n - i de a l   pha s e   s h i f t i ng.   T h e   o r ga ni z a t i o n   o f   t h i s   p a pe r   i s   a s   f o l l ow s ;   S e c t i o n   gi v e s   a   b r i e f   de s c r i pt i o n   o f   t h e   t hr e e   s e l e c t e E O U   t e c hn i que s .   S e c t i o n   de t a i l s   t h e   s i m u l a t i o re s ul t s   a n d   di s c us s i o n s .   S ub s e que n t l y ,   S e c t i o n   c o n c l ude s   t h e   pa pe r.       2.   TU P LI N G −TEC H N I Q U ES   2 . 1 .       4 T u p l i n t e c h n i q u e   T h i s   f r e que n c y m ul t i pl i c a t i o n   t e c hn i q ue   i s   b a s e o n   t w o   pa r a l l e l   du a l d ri v e   M Z M s   t o   g e n e ra t e   hi g h qua l i t y   o pt i c a l   c a rr i e r   s upp r e s s i o (O CS M M W   s i gna l .   T h e   O CS   b a s e f r e que n c y m ul t i pl i c a t i o i m p r o v e   R O F   t ra n s m i s s i o n   s y s t e m s   due   t o   i t s   di s pe r s i o n   t o l e ra n c e   [21].   F i gu r e   s h o w s   t h e   s c h e m a t i c   di a g ra m   f o r   t h i s   t e c hni que   [2 2].           F i gu r e   1 .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   t h e   4 - t upl i n g   t e c hni que   [ 22]       T h e   ge n e ra t e d   o pt i c a l   s i g na l   c a b e   w r i t t e n   a s   [ 22 ]     ( 2 ) 2 ( ) 2 . c R F i E t J m e    (1)     O nl y   2 nd   o r de r   o pt i c a l   c a rr i e r s   a r e   ob t a i n e d.   w h e r e   c ,   RF   a r e   t h e   f r e que n c y   o t h e   o pt i c a l   s i g n a l   a n e l e c t r i c a l   d r i v i n s i g na l   a nd  J 2   i s   t h e   f i r s t   ki n B e s s e l   f un c t i o n   o t h e   2 nd   o r de r .   O H D S i s     t h e   po w e r l e v e l   di f fe r e n c e   b e t w e e n   t h e   m a i o pt i c a l   c a rr i e a n d   u n w a nt e o pt i c a l   ha rm o n i c s .   T h e   e qua t i o of   O H D S R   c a n   b e   de ri v e us i n ( 1):     H ar m on i c   s u ppr e s s i on = 1 l o g 10  [ ( N u m e r a t or / D e n o m i n a t or ) ] 2   (2)     S i m pl i fy i n g   t h e   n u m e r ato r   of  (2),   y i e l d   2 2 2 J   S i m pl i fy i n g   t h e   d e n o m i n ato r   of   (2),   y i e l d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       T o w ar ds   5G   m i l l i m e t e r w av e   w i r e l e s s   n e t w or k s c om par a t i v e   s t ud y   on . . .   ( Nae l   A .   A l - Shar e e f i )   1473     6 2 2 J     H ar m on i c   s u ppr e s s i on =4 2. 01   d B   (3)     E S S R   i s   t h e   pow e r l e v e l   di ff e r e n c e   be t w e e n   t h e   r e qui r e e l e c t r i c a l   M M W   s i g n a l   a n s pu ri o us   M M W   s i g na l .   T h e   e qu a t i o n   o f   E S S R   fo r   t h i s   t e c hni que   i s   g i v e n   by :     H ar m on i c   s u ppr e s s i on =2 l o g 10  [(N u m e r ato r / D e n o m i n ator ) ]   (4)     S i m pl i fy i n g   t h e   num e r a t o o f   (4),   y i e l d   2 6 2 2 42 J J J    S i m pl i fy i n g   t h e   de n o m i na t o r   o f   (4),   y i e l d   62 4. JJ     H ar m on i c   s u ppr e s s i on = 3 6. 1   d B   (5)     By   us i n t hi s   t e c hn i que ,   a O H D S R   m o r e   t ha n   42  dB   a nd  a E S S R   m o r e   t ha 36  dB   a r e   a t t a i n e a t   a   m o dul a t i o i nde m = 2 . 404 .     2 . 2 .       6− T u p l i n t e c h n i q u e   A   6− t up l i n t e c hn i que   t h a t   c a n   ge n e r a t e   a   60− G H z   M M W   s i gna l   us i ng  a n   IM Z M s   w a s   de v e l o pe d   by   S h i   et   al .   F i g u r e   s h o w s   t h e   s c h e m a t i c   di a g r a m   f o r   t hi s   t e c hni que   [ 23 ] .   T h e   t e c hni que   us e s   t hr e e   s ub M Z M s .   T h e   e l e c t ri c a l   p ha s e   s h i f t   b e t w e e n   t h e   t w o   R F   d ri v e   s i gna l s   o f   t h e   t w o   s u b M Z M s   i s   = 14 4 O .           F i gu r e   2 .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   t h e   6 - t upl i n g   t e c hni que   [ 23]       T h e   ge n e ra t e d   o pt i c a l   s i g na l   c a b e   w r i t t e n   a s   [ 23]     ( 3 ) 3 ( ) 2 . c R F i E t J m e    (6)     O nl y   3 rd   o r de r   o pt i c a l   c a rri e r s   a r e   o b t a i n e d .   T h e   e qua t i o n   f o r   h a rm o ni c   s upp r e s s i o n   c a n   b e   de r i v e d   us i n ( 6):     H ar m on i c   s u ppr e s s i on = 1 l o g 10  [( N u m e r a t or / D e n o m i n a t or ) ] 2   (7)     S i m pl i fy i n g   t h e   num e r a t o o f   (7),   y i e l [23]   3 () Jm   S i m pl i fy i n g   t h e   de n o m i na t o r   o f   (7),   y i e l [23]   7 () Jm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1471   -   1478   1474     H ar m on i c   s u ppr e s s i on = 3 d B   (8)     E S S R   i s   t h e   pow e r l e v e l   di ff e r e n c e   b e t w e e n   t h e   r e qui r e d   e l e c t r i c a l   s i g na l   a n s pu ri o us   s i gn a l .     T h e   e qua t i o o f   E S S R   fo r   t hi s   t e c hn i que   i s   gi v e by     H ar m on i c   s u ppr e s s i on = 2 l o g 10  [(N u m e r ato r / D e n o m i n ator ) ]   (9)     S i m pl i fy i n g   t h e   num e r a t o o f   (9),   y i e l [23]   3 () Jm   S i m pl i fy i n g   t h e   de n o m i na t o r   o f   (9),   y i e l [23]   7 2 ( ) Jm     H ar m on i c   s u ppr e s s i on = 2 d B   (10)     U t i l i z i n t hi s   t e c hni que ,   a n   O H D S R   m o r e   t ha n   30  dB   a n a n   E S S R   m o r e   t h a n   25  dB   a r e   o b t a i n e d .     A   m o dul a t i o n   i n de ( m = 3. 8 31)   i s   r e qu i r e t o   d r i v e   t h e   IM Z M .     2 . 3 .       E i gh t− tu p l i n g   te c h n i q u e   A n   8 t up l i n t e c hn i que   t h a t   c a n   ge n e r a t e   a   M M W   s i g n a l   u s i ng  f o ur   n e s t e M Z M s   w a s   de ve l o pe d   by   S h a n g   e t a l .   F i gu r e   s h o w s   t h e   s c h e m a t i c   di a g ra m   f o r   t h i s   t e c hn i q ue   [ 24 ] .   T h e   t e c hni que   c o m pri s e   o f   t w 4− t up l i ng  s y s t e m s .   E a c h   s y s t e m   i s   c o n s i s t i ng  o f   t w c a s c a de M Z M s   w i t a   90 O   p ha s e   de l a y     b e t w e e n   R F   s i g n a l s .   T h e   ge n e ra t e o pt i c a l   s i g na l   is   w ri t t e a s   [ 24 ]     ( 4 ) 4 ( ) 2 . c R F i E t J m e    (11)     O nl y   4 th   o r de r   o pt i c a l   c a rri e r s   a r e   o b t a i n e d.   T h e   t e c hni que   off e r s   a   h i g h− qu a l i t y   o pt i c a l   a n e l e c t r i c a l   ge n e r a t i o n,   O pt i c a l   h a r m o n i c   s upp r e s s i o n = 4 4   dB   a n RF   h a rm o ni c   s uppr e s s i o n = 44  dB ,     a t   m = 3 . 831 .   I n   a ddi t i o n,   t h e   s y s t e m   i s   n o t   a f fe c t e by   t h e   b i a s e de v i a t i o n   f o r   M Z M ,   i ndi c a t i n a   h i g h e s t a b i l i t y .   N e ve r t h e l e s s ,   hi g h e r   m o dul a t i o i nde a nd  c o m pl e xi t y   a r e   t h e   e s s e n t i a l   r e s t ri c t i o n s .           F i gu r e   3 .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   t h e   8 - t upl i n g   t e c hn i que   [ 24]       3.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   T h e   s i m u l a t i o n   s y s t e m   fo r   B - T - B   i s   s e t   up  fo r   t h e   t hr e e   t e c h ni que s   by   us i n O pt i S i m T M   9 . 0 ,     t o   e v a l ua t e   t h e   v a l ue s   o f   O H D S R   a n d   E S S R .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e   s i m ul a t e e xpe r i m e nt a l   s e t up  f o r     t h e   4− t up l i n g   t e c hn i que ,   i . e .   F i g u r e   1 .   T o   e v a l ua t e   t h e   e ff e c t   of  t h e   v a ri a t i o n   o f   ph a s e   s h i f t i ng  o n   ha r m o n i c s s upp r e s s i o n   f o r   t h e   t hr e e   E O U   t e c h ni que s ,   t h e   p ha s e   s hi f t   (P S i s   v a r i e f r o m   O   t o   O ,   a n i t s   e f fe c t   o n   h a r m o n i c s s upp r e s s i o n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   F o r   4− t upl i n a n 8 t up l i ng  t e c hni que s ,   t h e   po w e r   ra t i o   (O H D S R i s   c h a nge d.     T h e   hi g h e s t   ha r m o n i c s s upp r e s s i o n   v a l ue s   o c c ur   a t   p h a s e   s h i f t s   n e a r   z e r o .   T h e t h e   v a l ue s   de c r e a s e   w i t h   i n c r e a s i ng  t h e   p ha s e   s hi f t   de v i a t i o n   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   8 .   A h a rm o ni c s s upp r e s s i o n   o f   25  dB   a n d   21  dB   c a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       T o w ar ds   5G   m i l l i m e t e r w av e   w i r e l e s s   n e t w or k s c om par a t i v e   s t ud y   on . . .   ( Nae l   A .   A l - Shar e e f i )   1475   be   a t t a i n e i f   t h e   de v i a t i o i s   9 O .   F o r   6− t up l i n g   t e c hni que ,   ha r m o n i c s s upp r e s s i o n   i s   m o r e   s e n s i t i v e   t o   ph a s e   di f fe r e n c e   de v i a t i o n.   H ow e ve r ,   f o r   t h e   t hr e e   E O U   t e c hn i q ue s ,   c o n s i de ra b l e   h a rm o ni c s s upp r e s s i o n   de gr a da t i o o c c ur s   w i t h   p ha s e   s h i f t i ng  m o r e   4 O   o r   4 O .           F i gu r e   4 .   S i m u l a t e E xpe ri m e n t a l   s e t up   o f   t h e   4 t u pl i ng  M M W   ge n e ra t i o n   t e c hni que           F i gu r e   5 .   H a r m o n i c s   s upp r e s s i o V s   Δϕ       T o   f ur t h e r   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   e a c h   E O U   t e c hni que   s t ud i e d,   s i m u l a t e e l e c t ri c a l   e y e   pa t t e rn s   a r e   s h o w n   i F i gu r e   6   f o r   a   t ra n s m i s s i o n   d i s t a n c e   of   60  km .   A t t e n ua t i o n,   c hr o m a t i c   d i s pe r s i o n   a n d   n o n l i n e a r   e ffe c t   a r e   a l l   a c t i v a t e i n   a c c o r da n c e   w i t h   i n d u s t r y   s t a n d a r ds .   F i gu r e   6 a   s h o w s   t h e   s i m ul a t e e l e c t r i c a l   e y e   pa t t e rn  o f   t h e   r e c ov e r e b a s e b a n s i g n a l   f o r   t h e   4− t upl i n t e c hn i q ue .   T h e   e y e   pa t t e rn   o ut l i n e   r e m a i n s   o pe n   a n c l e a r   a l t h o ug h   t h e   o pt i c a l   M M W   s i g na l   i s   t ra n s m i t t e o v e r   60  km .   T h e   Q f a c t o r   i s   a pp r o xi m a t e l y   5 . a s   de pi c t e i F i g u r e   7 a   F i gu r e   6 b   s h ow s   t h e   s i m u l a t e e l e c t r i c a l   e y e   pa t t e rn   f o r   t he   6− t upl i ng  t e c hni que .   T h e   e y e   pa t t e rn   r e t a i n s   o pe a nd  t h e   p ul s e   w i dt h   o f   t h e   de m o dul a t e da t a   b e c o m e s   b r o a de r .   T h e   pul s e   w i dt b e c o m e s   b r o a de r   a n b r o a de r   w i t h   i n c r e a s i n f i b e r   l e n gt h   a n t ha t   t h e   bi t   w a l k - o ff   e ff e c t   gr a d ua l l y   be c o m e s   s e r i o us ,     e s pe c i a l l y   a t   65  km .   T h e   Q f a c t o r   i s   a pp r o xi m a t e l y   5 . a s   de pi c t e i n   F i gu r e   7b .   F i gu r e   6 c   s h ow s     t h e   s i m ul a t e e l e c t r i c a l   e y e   pa t t e rn   f o r   t h e   8− t u pl i ng  t e c hni que .   T h e   e y e   pa t t e rn   c l o s e s   a n t h e   pe r f o r m a n c e   b e c o m e s   un a c c e pt a b l e   a t   a   di s t a n c e   o f   60  km .   T h e   Q f a c t or   i s   a pp r o xi m a t e l y   3. 8   a s   de pi c t e i n   F i gu r e   7 c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1471   -   1478   1476   T h e   ph y s i c a l   c a us e   i s   t h e   e f fe c t   of  b i t   w a l k− o ff  [ 25 ].   A s   s e e n   f r o m   F i gu r e s   6,   r e c o ve r e b a s e b a n s i gna l   f o r   6−   a n 8 t u pl i ng  t e c hn i que s   s uf fe r   f r o m   o s c i l l a t i o n s   i n   R F   po w e r   b i gge r   t ha n   4 t up l i ng  t e c hn i q ue   due   t o   f i be r   n o nl i n e a d i s t o rt i o n   a n d   b i t   w a l k o ff   e ff e c t .             (a )   (b )   (c )     F i gu r e   6 .   S i m u l a t e e y e   pa t t e rn s   a t   t ra n s m i s s i o di s t a n c e s   o f   6 0   k m ,   (a 4 t u pl i ng  t e c hni que   (b 6− t up l i ng  t e c hn i que (c 8− t up l i n g   t e c hn i q ue           (a )   (b )     (c )     F i gu r e   7.   S i m u l a t e Q f a c t o a t   t r a n s m i s s i o n   d i s t a n c e s   o f   6 0   km ,   ( a 4 t upl i n t e c hni que (b 6− t up l i n g   t e c hn i q ue (c )   8− t upl i n g   t e c hni que   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       T o w ar ds   5G   m i l l i m e t e r w av e   w i r e l e s s   n e t w or k s c om par a t i v e   s t ud y   on . . .   ( Nae l   A .   A l - Shar e e f i )   1477   4.   C O N C LU S I O N   T h i s   c o m pa ra t i v e   s t udy   c o n f i r m s   t ha t   t h e   4 t up l i ng  c o ns t i t u t e s   a   c o s t e ff e c t i ve   t e c h ni que   t o   ge n e ra t e   60 G H z   M M W   s i gna l .   By   c o m pa ri n O H D S R ,   E S S R ,   e y e   pa t t e rn s   a n Q f a c t o r   v a l ue s   of   t h r e e   di f fe r e nt   E O U   t e c h ni que s ,   w e   r e a l i z e t h a t   t h e   4− t upl i n t e c hni que   c a n   ge n e r a t e   a   s t a b l e   M M W   s i gn a l   w i t a   l o w e r   m o dul a t i o n   i n de t ha n   6   a nd  8   t upl i n t e c hni que s .   M o r e o ve r ,   M M W   s i g na l   c a n   r e s i s t   t h e   f a di n c a us e by   t h e   v a ri a t i o n   o f   ph a s e   s h i f t i n g .   H ow e ve r ,   t h e   4 t up l i n g   t e c hni que   i s   n o t   a de qua t e   t o   m i ni m i z e   r e qui r e m e nt s   o n   t h e   e l e c t ri c a l   c o m po n e n t s   f o r   w i r e l e s s   a ppl i c a t i o n s   a t   f r e que n c i e s   a b o ve   100− G H z .   F r e que n c y   a n 8   t up l i n g   t e c hni que s   c a m i ni m i z e   t h e   r e qui r e m e n t s   s i g n i f i c a n t l y .     U n fo r t u na t e l y ,   F r e que n c y   a nd  t upl i n t e c hni que s   t e c hni que s   p r e s e n t   t w o   di s a dv a nt a ge s :   f i r s t ,     t h e y   r e qui r e   a   hi g h e r   m o dul a t i o n   i n de x.   S e c o n d,   M M W   s i gna l   s uf f e r   f r o m   o s c i l l a t i o n s   i R F   pow e r   due   t f i be r   n o nl i n e a d i s t o rt i o n   a n d   b i t   w a l k o ff   e ff e c t .       R EF ER EN C ES   [1 ]   U .   F a r o o a nd  G .   M .   R a t h e r ,   " M i l l i m e t e r   w a v e   ( M M W )   c o m m uni c a t i o ns   f o r   f i f t g e ne r a t i o ( 5G )   m o bi l e   ne t w o r k s , "   i n   P r ogr e s s   i n   A dv anc e C om pu t i ng  and   I nt e l l i ge nt   E ng i ne e r i ng ,   e d:   S pr i nge r p p.   97 - 10 6 20 1 9.   [2 ]   N .   D .   A nh  a nd   D . - T .   D o ,   " T he   M a xi m a l   S I N R   S e l e c t i o M o de   f o r   5G   M i l l i m e t e r - W a v e   M I M O :   M o de l   S y s t e m s   a nd  A na l y s i s , "   I ndo ne s i an  J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng  and  C om put e r   Sc i e nc e ,   v o l .   7,   no .   1,     pp.   15 0 - 157,   2 017 .     [3 ]   A .   A .   B uda l a l ,   I .   M .   R a f i qu l ,   M .   H .   H a ba e bi ,   a n T .   A .   R a hm a n ,   " T he   e f f e c t s   o f   r a i f a de   o m i l l i m e t r e   w a v e   c ha nne l   i n   t r o pi c a l   c l i m a t e , "   B ul l e t i o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and   I nf or m a t i c s ,   v o l .   8 ,   no .   2 ,   pp .   6 53 - 664 ,   201 9.   [4 ]   K. - i .   K i t a y a m a ,   T .   K ur i ,   H .   Y o koy a m a ,   a nd  M .   O ku no ,   " 60  G H z   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o a nd   t r a n s po r t   us i ng   s t a bi l i z e d   m o de - l o c ke l a s e r   di o de   w i t o pt i c a l   f r e qu e nc y   D E M U X   s w i t c h, "   i P r oc e e di ng s   o f   G L O B E C O M ' 96 .   1996   I E E E   G l oba l   T e l e c om m un i c a t i ons   C on f e r e nc e ,   pp.   2 162 - 216 9 1996 .   [5 ]   M .   H u s a i n i ,   M .   R .   C .   B e s o n,   M .   A nua r ,   R .   E ndu t ,   a nd  S .   A .   A l j un i d,   " O p t i c a l   G e ne r a t i o o f   80  G H z   D o w ns t r e a m   D a t a   i R a di o   o v e r   F i be r   S y s t e m   B a s e o S t i m u l a t e B r i l l o ui n   S c a t t e r i ng , "   i n   M A T E C   W e of   C onf e r e nc e s   p.   010 20 2 017 .   [6 ]   N .   Q a s e m ,   " E n ha nc i ng   t he   C a pa c i t y   o f   t he   I nd o o r   60  G H z   B a nd  V i a   M o di f i e d   I ndoo r   E nv i r o nm e nt s   U s i ng   R i ng   F r e q ue nc y   S e l e c t i v e   S u r f a c e   W a l l p a pe r s   a n P a t L o s s   M o de l s , "   I nt e r na t i ona l   J ou r na l   of   E l e c t r i c a l   and  C om p ut e r   E ngi ne e r i n g ,   v o l .   8,   no .   5,   p p .   30 03 - 3020 ,   201 8.   [7 ]   M .   H y o do ,   S .   S a i t o ,   a nd  Y .   K a s a i ,   " O pt i c a l   ph a s e - l o c ke l o o w i t h   f i br e   l a s e r s   f o r   l o w   pha s e   no i s e   m i l l i m e t r e - w a v e   s i g na l   g e ne r a t i o n, "   E l e c t r o ni c s   l e t t e r s ,   v o l .   45 ,   pp.   8 78 - 880 ,   2009 .   [8 ]   N .   A .   A l - S ha r e e f i ,   e t   a l . ,   " A   c o s t - e f f e c t i v e   m e t ho f o r   hi g h - q ua l i t y   60  G H z   o pt i c a l   m i l l i m e t e r   w a v e   s i g na l   g e ne r a t i o ba s e d   o f r e q ue nc y   qua dr u pl i ng , "   P r og r e s s   I n   E l e c t r om agne t i c s   R e s e ar c h ,   v o l .   13 7,   pp .   255 - 27 4,   20 13.   [9 ]   J .   M a ,   C .   Y u,   Z .   Z ho u,   a n J .   Y u,   " O pt i c a l   m m - w a v e   g e ne r a t i o n   by   us i ng   e x t e r na l   m o dul a t o r   ba s e d   o o pt i c a l   c a r r i e r   s u pp r e s s i o n, "   O pt i c s   c o m m uni c a t i o ns ,   v o l .   2 68 ,   no .   1 ,   pp .   51 - 57,   2006 .   [1 0 ]   C .   S .   P a r k ,   C .   G .   L e e   a nd  C .   P a r k ,   " P ho t o ni c   F r e q ue nc y   U p c o nv e r s i o b y   S B S - B a s e F r e que nc y   T r i pl i ng , "     i J ou r na l   of   L i gh t w av e   T e c hno l ogy ,   v o l .   25 ,   no .   7,   p p.   17 11 - 1718 ,   J ul y   2007 .   do i :   10. 11 09/ J L T . 200 7. 8977 49 .   [1 1 ]   N .   A .   A l - S ha r e e f i ,   e t   a l . ,   " O pt i c a l   G e n e r a t i o o f   60  G H z   D o w ns t r e a m   D a t a   i R a di o   o v e r   F i be r   S y s t e m s   B a s e o T w o   P a r a l l e l   D u a l - D r i v e   M Z M s , "   I n t .   J .   E ng .   T e c h . ,   v o l .   6 ,   no .   2,   p p.   579 - 58 7,   20 14.   [1 2 ]   Y .   Z ha o ,   X .   Z he ng ,   H .   W e n ,   a nd  H .   Z h a ng ,   " S i m p l i f i e o pt i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o c o nf i g ur a t i o b y   f r e que nc y   qua dr u pl i ng   u s i ng   t w o   c a s c a de d   M a c h Z e hn de r   m o dul a t o r s , "   O p t i c s   L e t t e r s ,   v o l .   3 4,   no .   2 1,     pp.   32 50 - 3252 ,   200 9.   [1 3 ]   X .   L i u,   Z .   L i u,   J .   L i ,   a nd  P .   Y ue ,   " F r e qu e nc y   qua dr up l i ng   us i ng   a i nt e g r a t e M a c h Z e hnd e r   m o dul a t o r   w i t f o ur   a r m s , "   O p t i c s   C o m m uni c a t i o ns ,   v o l .   2 84 ,   no .   16 - 17 ,   pp .   405 2 - 4058 ,   201 1.   [1 4 ]   N .   A .   A l - S ha r e e f i ,   e t   a l . ,   " A   s t udy   i O C S   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o us i ng   t w o   pa r a l l e l   D D - M Z M s , "   i 201 I E E E   11 t M a l a y s i I n t e r na t i ona l   C o nf e r e nc e   o C om m uni c a t i o ns   ( M I C C ) pp .   418 - 421 201 3 .   [1 5 ]   K .   K o j uc ha r o w   e t   a l . ,   " S i m ul t a n e o us   e l e c t r o o pt i c a l   upc o nv e r s i o n ,   r e m o t e   o s c i l l a t o r   g e ne r a t i o n ,   a n a i r   t r a n s m i s s i o n   o f   m ul t i p l e   o pt i c a l   W D M   c ha nn e l s   f o r   a   60 - G H z   hi g h - c a pa c i t y   i ndo o r   s y s t e m , "   i n   I E E E   T r an s ac t i ons   on   M i c r ow av e   T he or y   and   T e c hn i que s ,   v o l .   4 7 ,   no .   1 2,   pp .   224 9 - 2256 ,   D e c .   19 99 .   do i :   10 . 110 9/ 2 2. 8089 67   [1 6 ]   X .   C he n ,   L .   X i a ,   a nd  D .   H u a ng ,   " A   f i l t e r l e s s   24 - t u pl i ng   o pt i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o a nd  R o F   di s t r i bu t i o n, "   O pt i k - I n t e r nat i o nal   J our n al   f or   L i gh t   and   E l e c t r o O p t i c s ,   v o l .   14 7 ,   pp.   2 2 - 26,   20 17.   [1 7 ]   Z .   Z hu ,   S .   Z h a o ,   X .   C hu ,   a nd  Y .   D o ng ,   " O pt i c a l   g e ne r a t i o o f   m i l l i m e t e r - w a v e   s i g na l s   v i a   f r e qu e nc y   16 - t upl i ng   w i t ho ut   a o pt i c a l   f i l t e r , "   O p t i c s   C om m un i c at i on s ,   v o l .   3 54 ,   p p.   40 - 47,   20 15.   [1 8 ]   X .   Y i n ,   A .   W e n,   Y .   C he n,   a n T .   W a ng ,   " S t ud i e s   i a o pt i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o s c he m e   v i a   t w o   pa r a l l e l   dua l - p a r a l l e l   M a c h Z e hnd e r   m o dul a t o r s , "   J our nal   o f   M o de r O pt i c s ,   v o l .   5 8,   no .   8,   p p.   66 5 - 673,   2 011 .   [1 9 ]   Z .   Z h u,   e t   a l . ,   " F i l t e r l e s s   f r e qu e nc y   12 - tu p l i ng   o pt i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o us i ng   t w o   c a s c a de du a l - p a r a l l e l   M a c h Z e hnde r   m o dul a t o r s , "   A pp l i e op t i c s ,   v o l .   54 ,   no .   32 ,   p p.   94 3 2 - 9440,   2 015 .   [2 0 ]   N .   A .   M o ha m m e d,   S .   H a s s a n ,   F .   M a l e k ,   R .   N g a h,   a n S .   A .   A b ba s ,   " O pt i c a l   g e ne r a t i o o f   60 - G H z   s i g na l   f o m i l l i m e t e r   w a v e   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n, "   i n   201 I E E E   I nt e r na t i o na l   R F   and   M i c r ow av e   C onf e r e nc e   ( R F M ) ,     pp.   43 7 - 440 2 013 .   [2 1 ]   M .   B a s ka r a a nd  R .   P r a ba k a r a n,   " O pt i c a l   m i l l i m e t e r   w a v e   s i g na l   g e ne r a t i o w i t f r e que nc y   16 - t upl i ng   us i ng   c a s c a de M Z M s   a nd  no   o pt i c a l   f i l t e r i ng   f o r   r a di o   o v e r   f i be r   s y s t e m , "   J ou r na l   of   t he   E ur ope an  O pt i c al   So c i e t y - R api d   P ubl i c a t i on s ,   v o l .   1 4,   no .   13 ,   p.   1 - 8 ,   2 018 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :   1471   -   1478   1478   [2 2 ]   N .   A .   A l - S ha r e e f i ,   e t   a l . ,   " D e v e l o pm e nt   o f   a   ne w   a ppr o a c f o r   hi g h - qua l i t y   qua dr upl i ng   f r e que nc y   o pt i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   s i g na l   g e ne r a t i o w i t ho ut   o pt i c a l   f i l t e r , "   P r ogr e s s   i E l e c t r om agne t i c s   R e s e ar c h ,   v o l .   134,     pp.   18 9 - 208,   2 013 .   [2 3 ]   P .   S h i ,   e t   a l . ,   " A   f r e que nc y   s e xt u pl i ng   s c he m e   f o r   hi g h - qua l i t y   o p t i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   s i g na l   g e ne r a t i o w i t ho ut   o pt i c a l   f i l t e r , "   O pt i c al   F i be r   T e c h nol ogy ,   v o l .   17 ,   no .   3,   pp .   236 - 24 1,   201 1.   [2 4 ]   L .   S ha ng ,   e t   a l . ,   " A   f i l t e r l e s s   o pt i c a l   m i l l i m e t e r - w a v e   g e ne r a t i o b a s e o f r e que nc y   oc t upl i ng , "     O pt i k - I n t e r nat i o nal   J our n al   f or   L i gh t   and   E l e c t r o O p t i c s ,   v o l .   12 3 ,   no .   1 3,   pp .   118 3 - 1186 ,   2012 .   [2 5 ]   J .   M a ,   e t   a l . ,   " F i be r   D i s pe r s i o I n f l ue nc e   o T r a n s m i s s i o o f   t he   O pt i c a l   M i l l i m e t e r - W a v e s   G e n e r a t e U s i ng   L N - M Z M   I nt e ns i t y   M o dul a t i o n, "   i n   J o ur n al   o f   L i gh t w av e   T e c hnol og y ,   v o l .   25,   no .   11 ,   pp.   32 44 - 3256 ,   N o v .   2007.     do i :   10. 1109 / J L T . 2007 . 90 7794 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.