Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er   En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l. 8 ,  No. 6 D ece m ber   201 8 , pp.  5107 ~ 51 17   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 5107 - 51 77     5107       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Establis hm ent Netwo rk by U sing F SO Link  Based  on MD  Code  for  Hybr id S CM - SAC - OC DMA   W i r eless S ystem       Ra s hid  Ali Fa yadh 1 M ou s a K. W ali 2 Meh di F. B on ne ya 3   1 Depa rte m ent of   Elec tr ical  Pow e r   Engi n ee ring ,   Coll eg of   Elec tr i ca l   Engi n ee r ing Te chn ique s,     Middle   Te chn ica Univer si t y ,   Ira q   2 Depa rte m ent of   Medical   Instru m int at ion   Engi n ee ring ,   Co ll eg e of  Elec tr ical Eng ine er ing  T ec hn iq ues,     Middle   Te chn ica Univer si t y ,   Ira q   3 Depa rte m ent of   Elec tr ic al   and  E le c troni c ,   Kut   T e chni c al   Inst it ut e, Middl e   T ec hni c al   Univ ersity ,   Ir a q       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A ug   19 , 201 7   Re vised  Ju l   16 ,  201 8   Accepte J ul  30 , 2 01 8       Since   the   wir eless   sy st ems   are   working  under   nat ure   env iron m ent and   infl uen ce b y   tu rbule nc e,  wea th er  in   Ira q   th at   l ea ds  to   ex te nde amount  o f   fad ing  signal,   dissipat ion  or  at te nu at ion .   Basic   h y bri Subcar rie r   Multi pl y ing   Sp ec tr al   Am pli tud Coding  (SCM - SA C)  of   O pti c al   Code  Division  Multi p le   Ac ce ss   (OCD MA )"  indoor  or  outd oor  opt i ca s y st em  depe nds  on  g eneral l y   Mult i - Dia gonal   (MD )"  sec urity   cod b y   using  optica l   spac known  as  Free   Space   Opt ic   (FS O)"   tha w as  proposed  in  t his  work.  It   is  found  tha the  m ent ion  h y brid   wire le ss   s y st ems   ca be  used  in   oper ating   m esh  net works .   The  m ai prop osed  idea  of   h ybrid  opt ic a t echnique   wa s   ana l y z ed  and  si m ula te b y   nor m al l y   t aki ng  in t sim ula ti on  ac c ount  tha th e   dire c tly   e ffe c ti n b y   r ai and   haz e   attenu at i ons.  In  additio n,   the r a re   m ent ion  and  d esc ription  for  at m ospheric   eff ec ts,  FS m esh  net work,   m odula ti on  sch eme,   sim ula t ion ,   and   the  data   sec urity .   From   sim ula ti on   result s,  the  h y br id  s y st em  using   MD   code  prod uce red u ce d   bit - err or   ra te   (BER)"  at  hea v storm   rai to   di stanc e   or  ran g of  500  m   and  at   driz z le   r ain   up  to  2500  m   ran ge.   And  al so   inve stig at es  th per form ance  of  using  the  proposed  s y stem   with  r adi ov er fibe (RoF) for   UW signal s thr ough  indoor  propa gation  in   b uil ding appl ic a tions   of  wire l ess channel.   Ke yw or d:   Fr ee  Sp ace  Op ti cs   Mult i - Diag on a l, OCD M A   Ra dio   O ver   Fiber   SCM - SA C - OC DMA   U W B  Tech nolog y   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ra sh id  Ali Fay adh   Dep a rtem ent o Ele ct rical  P ower  Enginee rin g,   Mi dd le  Tec hnic al  U ni ver sit y,   Al - D ora R oad,  Colle ge  of Ele ct rical  Enginee rin Tec hn i que s,  Ba gh dad,  Ir a q.   Em a il : rash idfa ya dh47@ gm ail.co m       1.   INTROD U CTION   Re centl y,  the  FSO   is  bec omi ng   wi de  us e and   nowa days   ver i m po rta nt   fo com m un ic at ion T his  FSO   is  a   te ch no l og of   la se r - dr i ven   t hat  is  suppo rting   wide  ba ndwidt ra nge.  T his  te chnolo gy  is  easy   to   instal fo op ti cal   connecti ons  for  the  f ree  li cense,  la st - m il e,  ca m pu en vir on m ents,  an hi gh   sec ur it y.  In  add it io n,  the  F SO   is   an   im po rtant  s olu ti on  of  the  re qu ire cost - e ff e ct ive,   gro wing  popu la rity   of   l ow  c os or  inex pensi ve  c onnecti on  cl ie nts,  sec ur e   wi reless  net wor ks  in  outd oor and  m uch   en ha nced  by  the   Ra dio   Fr e qu e ncy  (RF te chn i qu e Techn ic a hybri Ra dio   over  fib er  (RoF)   of  SAC - OCDM w as  propose to  carr y   ov e lo ng   dista nce  the  high  da ta   capaci ty   of  dig it al   inform at ion   ove li nk  of   fi ber   protec te an m axi m iz or   op ti m iz e the dat a a m ou nt  and  incr ease  the  nu m ber  of tra nsm issi on  users  a s in   [1 ] .     The  “hyb rid  s ub ca rr ie m ult iply ing   SCM - SA C - OCDM A op ti cal   syste m   that  based   on   m ulti - diag on al   secu r it data  co de  by   us in li nk  of   fibe is  i nvest igate for  redu ci ng   t he  “m ulti - acce ss  i nterf e ren c e   (MAI)"  with  w irel ess  high  prop a gated  data  bit  rate  and   tha le ads  to  incre ase  the  nu m ber   of   def i ned   ar ea  for   act ive  or   co nn ect ed  us e rs  as  represe nted  an i m pr ove by work   of   [2 ]   th at   is  fo cusin i this  fiel d.   T he FSO  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5107   -   5117   5108   op ti cal   syst e m are  sta rting   to  be  now ada ys  acce pted  in   the  pr ivate   or   m i li ta ry  m ark et place  as  no rm al   so luti on  to  re pl ace  an  ex pe nsi ve  fibe op ti to  be  base s ol ution s To   re duce  the  c os t - e f fecti ve  bet wee the   fiber   opti inf rastr uctur a nd  en us ers the  com m un ic at ion   te ch no l ogy  of   FS wa pro du ce by   [3 ] .   More ov e r,   F S li nk a re  m od ern   em erg ing   op ti cal   te chnolo gy  w hich   has  bee f ound  their  a pp li ca ti on i long - ha ul  an sh ort   li nks   f or  com m un ic at ion sam as  W irel ess  L ocal  A rea  Netw ork  ( WL AN)",  an “Local  Ar ea   Net wor (L AN)".   I a dd it io n,  the  di sad van ta ge  of  FS is  suffe rin f r om   un e xp ect e a nd  s udde changin i n we at her  sit uati on s  [4].   In   t his  pa per,  m esh  netw ork   was  propose by  il lustrati ng  ori gi nal  “hy br i SCM - S A C - OCDM A"  op ti cal   syst e m   that  based   on   m ulti - diagona secur it cod e   with  the  FSO  li nk   to  pro vide   acce ss  real - ti m of   processi ng   c om m un ic at ion   betwee W L A co ntr ollers  and   li ghtwei ght  acce ss  op era ti ng   points  to  delive r   RoF  m anag em ent,  centrali ze secu rity   po li ci es,  secur of  syst e m and   qual it of   serv ic e   (Q oS)  [ 5].  Als this  m esh  netw ork   was  desi gn e to  re duce  the  sp ace  at te nu at io ns   of   ra in  an haze  i the  opti cal   syst e m   perform ance  dep en ding  on   t he  tro pical   co nd it io ns   in  we at her   of  I raq   s ect or   [ 6].  I 2002,  "t he  US   Fedral   Com m un ic at io ns   Com m issi o (F CC )"  li cen sed  the  s pectra fr eq ue ncy  ba nd   from   3. G Hz  up  to  10. GHz   with  "t ra ns m itt ed  power  le ss  than  - 41. dB m /M Hz"  fo r   indo or   a nd  ou t door  wi reless  pro pag at io wi th  tw m ajo r  tech niqu es im pu lse  r adi a nd freq ue nc y divisio m ulti plexing  U W B   syst e m s.    This  pro pa gation  is  lim it ed  fo se ver al   m eter (less  th a 30  m e te rs)   an increasi ng   t he  cov e ra ge  area   is  require f or  fu t ur a ppli cat ion s.  In  ad diti on,  to  im pr ove   the  avail abili ty   of   undisru pted  wi reless  se rv ic e   ov e dif fer e nt  netw orks,   ultra   wideb a nd  ove fibe te chnol og wa ch os e to  sho the  perform ance  of   the  pro po se syst e m   in  te r m of  reducin the  pro bab il it bit  error.  As  t he   wireless  netw orks  of   l ow   powe consum ption   a re  re quired   in  f uture  wi reless  te chnolo gy  an since   the  R oF  te ch nique  is  widely   us e over  t he  world ultra  wi deb a nd - over  fi ber  ( U W B oF)  s yst e m   was  int egr at in t m ulti plex  the  rece ived  opti cal   sign al s This  te ch niqu is  m or su i ta ble  for  wi re le ss  netw ork  syst e m to  get  the  require m ents  of   lo w   power  consum ption ,  low cost , hig h d at a rate, lo c om plexit y, an d m or e u sers  du r ing   wireless  conn ect ivit y [ 7].    The  rem ai nd er   of   this  w ork  is  organ iz e an rep re sente as   fo ll ows.  Sect ion   sho ws  the   FSO   m esh  netw ork.   Sect ion   disp la ys  t he  syst em   desi gn.  Sect io de vo te for  s pec ific   sp ace  at te nuat ions  or  dist or ti on   of   natu re h aze  and   rain . S ect ion   p rese nts the  disc us sio a nd   res ults of  “ hybri SCM - S AC - OCDM A"  syst e m   by  us in MD  secur it co de  ver si on   base on   th FS O.   S ect ion   in dica te the  app li ca ti on   of  the  pro po s e syst e m . Co ncl us io ns  a re  giv e in  Secti on  7.       2.   FSO  MESH  NE TWORK   An  opti cal   te chn i qu e   of  us in the   m od er m esh  wireless   netw orks  was  begu in   nei ghbor hoods  of   sever al   sta te i the w orl est ablishin thei fr ee op e rati ng p ri vate  netw or ks   de pe nd  on  l ow - c os t,  fle xibi li t i n   exp a ns i on,  sel f - adm inist rati on,  an high d at a   rate.  T he  m esh  netw ork  of  hi gh  r ed unda nc degree  is  c om po sed  for  serial ly   sever al   of  interc onnected  m esh  node [ 8].  The  wa velen gt of  FS m es netw ork  s ho uld   be   chosen  to  ha ve   m ini m u m   abs orptio an the   atm os ph e ric  tr ansm issi on   window  is  desi gned  to  be  su it ab le   due   to  sp ace  at te nuat ion I n   the  F SO the  wirele ss  netw ork  is  use su c pro pag at io br id ge   ov e co ver a ge   area.   In   F SO   m esh  netw ork,   eac node  in  t he  sy stem   is  con ta ct   or   c onnected   to  any  of  othe us e nodes ,   ei ther  directl y or i ndi rectl y by   series  of c onnecti on  hops .     Be tt er  per f or m ance  for  syst em   with  m or e   nu m ber   of   pro pa gation  nodes  [ 9 ] F ur the rm or e,  the  FS m esh  net work  offer s   easy   no de  with  higher   reli abili ty   and  it   is  no af fec ti ng   on  the  net work  that  is  ge tt ing   interr up t   in  a ny   pr e vious  no de,   a nd   restrict ing   the  rec e ption   or   t ransm is sion   ranges   by   natu ral  lim i ta t ion   at   changin weat her   c onditi ons  env i ronm ents  as  sho wn   i Fi g ure   1.   The  w eat her   c onditi ons  in   this  c ha nnel   are   cl assifi ed  into   three  cat eg or ie su ch  a ra in,  cl ouds,  a nd  cl ear  weath er.  Co ndit ion s   in  cl ear  w eat her   a re   char act e rized  by  low  at te nu at ion   an lo ng  visibil it wh il cl oudy  w eat her   are  c ha racteri zed  by  low  at te nu at io n,   short  visibil it y,  and   high  hum idit y.    In   this  work   we  co nc entrate  on  haz par ti cl es  an rai dro plets  wh ic are  c ha racteri zed  by  the  pr ese nce  of   ra in  or  haze   an they   ca pr oduce  se ve re  eff ect s   dep e ndin g on r ai nf al l rate . Be cause  of these  conditi ons,  t he re is free s pace  loss (L s ) de fin es the si gn al  st rengt dep e ndin g on  wav el e ng t h ( )  and  visibil it y rang e  (V)  is  give n by [ 10]     () 4 s L V                   (1)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Estab li s hm e nt  Ne tw or k b y   U s ing   FS O Li nk Base d on M D C od e  for Hy br i   ( R as hi Al i Fay adh )   5109       Figure  1. The   pro po se im ple m entat ion   of   FSO net work       3.   SY STE M DESIGN   In   this  w ork,   t he  pro pose syst e m   of   SCM - SA C - OCDM A   wireless  net w ork  wa desi gned  an us in MD  cod th at   is  sh own  in  Figure  2.  In   tr ansm itter  side,   the  extern al   opti cal   m od ulator  ( EOM)  is  use t com bin data  rate  with  sig na ls  of   in de penden un i po la of   c omm un ic at ion   di gital   sign al   an to  the   code   seq uen ce  they   are  op ti cal ly   m od ulate d[ 11 ] .An  EOM  s uch   as  m od ul at or   filt er  of  “M ach Ze hnde r"  is   connecte d   to m erg e  the c ode s equ e nces  w it the RF si gn al tog et he a nd tr ansm it s o ver  F SO  li nk  [9 ] . W hile i the  othe si de  of   wireless  rec ei ver t he  opti cal   sp li tt er  des ign   is  util iz ed   for   se par at ing   cod e   seq ue nc es  of  diff e re nt  m odulati on “Fi ber  Bragg   G rati ng  (F B G opti cal   filt ers"  ca be   us e to   filt er  the  M co de   seq uen ces  a nd  trans ferrin th ese  seq uen ces  t the  ph oto - det ect or   ( PD)  as  a   sens or   at   the  ot her   side o rec ei ver  [1 2 ] The refo r e,  sign al of   t he  SCM   are  c om bin ed  or  m i xed   with  each  seq uen ce  of   M co de  an d   th ey   ar e   sp li tt ing   by  usi ng   e quipm ent  of  el ect rical   sp li tt er  with  band  pass  filt er  (BP F) t f il te the  re j ect ed  or   unwa nted si gn al s.            Figure  2. The  “ SCM - SA C - OC DMA" pe rform ance d ia gr am  that ba sed  on FSO       4.   SPECIFI C SP AC ATTE N UA TI ON OF   HAZ E AND  RA I N   The  s pace  or  opti cal   beam   a ttenu at io is  de f ined  as  in duce ge om et ric  lo sses  due  to  the  sp rea ding  of  op ti cal   beam   a nd   reduce the   power   le vel  of  sign al   as  it   travell ed  f ro m   tr ansm itted  end   to  receive rend The   hybri sig nals  are  travell ed  by   li gh in  the  fr ee  atm os phere Howe ver,  tro pical   in  the  regi on   s uch   as  Ir a q,   t he   haze  or  rai be com es  do m inant  fact or s   of  the  si gn al   at te nuat ion  wh ic i caus ed   by   sign al   deteri or at ion .   I add it io n,   e xpe ct ed  or  un e xpe ct ed  co ndit ion s   for  natu re  para m et ers  su c a haze  a nd  rai ha ve  direct  eff ect   on   t he  ca rr yi ng  li ght   [ 13 ] C on s eq ue ntly the  s pecific  s pa ce  at te nu at io ns  of   haze  a nd  r ai are  e xpres sed  as   li ste belo w:       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5107   -   5117   5110   4.1.  Th Sp eci fic R ain  Atten ua ti on   The  rai at te nuat ion   f or   F SO   l ink ca be  rea so na bly  well   appr ox im at ed  bye m pirical   fo r m ula  and   is  giv e n by     q s p e c R                    (2)     w he re  α spec    is  de fine as   the r a in  at te nuat ion  in d B/ km is def i ned  as  t he  fall   rain   rate  i m m /hr,   an β,   are   coeffic ie nts tha t i nd e pende nt  on tem per at ur e  and  fr e qu e ncy .     4. 2.  Th Sp eci fic H az e A t ten ua ti on   The part  of this  p a per is  f ocu se d on the a naly s is of haze  att en uation at  d i ff e r ent v isi bili ty  r ang e s .     10 10 l og ( ( ) ) sp e c  (d B/ Km )               (3)     As  the  wav el e ng t play s   m ajo r ule  in  haze  at te nu at ion   of  opti cal   sign al λ   ha ve  to  be   known   i nanom et ers,   an   at te nu at io c oe ff ic ie nt  of the  aff ect ed  s pace  is ap prox im at e d by [ 12] .     3 .9 1 2 () ( / 5 5 0 ) q V                  (4)     wh e re  α spec  is  t he   haze  at te nuat ion   in  dB/km de fi nes   the   visibil it ran ge  in  km λ   is  wav el en gth   in  nm ,   is  coeffic ie nt  de pends  on  the  siz of   distrib ut ion   f or  scat te r ing   par ti cl es  a nd   ca be  e xp l oited  by  two  m od el repor te by  K ru se  a nd   Kim   [12]  and   [ 13] In   a dd it io n,   it   is  i m ple m ented  or   s upport ed   in  the  sim ulati on  analy sis o this  work.T he q  fa ct or  i n kruse' s m od el  is d efi ne as:     1.6 1.3 0.1 0.43 0.5 0 qV V  50 6 50 16 0.5 1 0.5 if V K m if K m V K m if K m V K m K m V K m if V K m              (5)     wh il e the  q fac tor  i n kim   m od el  is d efi ned as :     1 / 3 1 .6 1 .3 0 .5 8 5 q V 50 50 6 50 6 if V K m if V K m if K m V K m V V K m               (6)       5.   THE   DISCU S SION   A ND   R ESULT OF  "HY B RI S CM - S AC - O C DMA"   SYST EM  BY  US I N "MD  CODE  BASED  O F SO":   The  im ple m entat ion   of   hybri SCM - S AC - OC DMA"  opti cal   desig n   tha ind e pe nd e nt  on  sec ur it y   MD  secu rity   c od with  FS wireless  li nk   t any   wireless  node   in  pr op ose m esh  network   has  got  si m ulat ion  by  us in opti - s yst e m   so ftwar e   ver sio 9.  I above  syst em   a nd   durin sim u la ti on 2   use rs  within  s ubca rr ie r s   wer us e at   r ecepti on   enc od er  syst em   with  util iz ing   te ch ni cal   FSO   for  tr ansm itti ng   as  r epr ese nted   in  Figure   3 . Ta ble 1  il lus trat es the u se sci entifi c p ara m et ers  fo " hybr i SCM - S A C - OCDM A"  in the s im ulati o desi gn   that  base on  t he  M c od e   a nd  opti cal   FS O   with   tw c od e   weig hts  ( W) .   Using  M c od is  in de pende nt  a nd  base on  previo us   represe nted  stu dy,  w hichis  re po rted  the   usi ng  MD  c od e   w hi ch  le ad to   ge bette r   perform ance  f or   wireless  sys tem This  perf or m ance  is  co m par ing   with  t hat  of  us i ng  c onve ntion al   c ode  an e m plo ye i th e original  SA C - OC DMA o ptica l sy stem  [ 14 ]  and  [15].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Estab li s hm e nt  Ne tw or k b y   U s ing   FS O Li nk Base d on M D C od e  for Hy br i   ( R as hi Al i Fay adh )   5111       Figure  3. The   pro po se syst e m  an al ysi s f or   hybri d SCM - S AC - OCDM       Table  1.   Value s of the  P rop ose d Desig n Para m et ers   Variable   Valu e   C - Ban d  wavelen g th   1 5 5 0  nm   Prop ag atio n  po wer   6  dB m   Nu m b e o f  us ers   Nu m b e o f  su b carrier   Frequ en cy  ban d   FSO L en g th   Ap erture   d ia m ete f o trans m itter   Ap erture  d ia m ete f o rece iv er   Bea m  div ergen ce   5   10   6 1 0  M Hz   0 .5 &  2.5  K m   1 0  c m   3 2  c m   2   m  r ad       The  data  in  ta ble  are  sim u la te us in O ptisy stem   ver sion   an Fi gure  re presen ts  sci entifi c   relat ion s hip   be tween  BER   and   data  rate   fo at te nuat ion ca us e by   haze  and   r ai n.   From   the   figur e   char act e risti c,  the  data  rate  is  i ncr ease t 622  Mb/s  f or   t he  hybri syst em ,   w her t he  BE will   be  10 - 10   at   the   storm   or   f ast   r ai n.   I a ddit ion t he  BER   or  pro bab il it er ror  isdec reasi ng  wh e th ca pacit of   data  rate  is  reduce to   be  few e t han  62 M bp s In  a ddit ion ,   fi gure  s hows   the   B ER  is  inc rease t be  10 - 11   w hen  the   data  rate  eq ual to  62 Mb ps   unde the  ef fec of   the  natu ral   heav haze.  T her e fore,  t he  pro pa gated  high   data  rate i s affect in g   on the  operat ion   of  hybr i d o pt ic al  syst e m  p erfor m ance.           Figure  4. The   BER  v er su s  d a ta  r at e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5107   -   5117   5112   Atte nu at io ns  of  haze  a nd  r ai are  sho wn  in   fig ur e   to  il lu strat the  c omparis on  of   B E value f or   diff e re nt  ra ng e up  to  2.5  km It  is  cl eare th at   the  visibil it of  li gh im pacts  on  at te nu at i on s   an distan ces  of  haze  at   heav y,  cl ear,  an li gh t   and   of  rai at   strong,  storm dr iz zl e,  an li ght.  It  is  ob se r ve that  the  pro po s ed  hybri syst em   util iz ing   MD   c od e   with   F SO  op ti cal   te ch nique  c ou l perf orm   su ff ic i ently   ve ry  well   with  the   BER   of   10 - 12   up   t 500  m   at  the  natu ral  storm   rain  wh il e   at   the  dr iz zl rain;  the  BER   is  10 - 31 At  nor m al l heav or   cl ear  haze,  the  BER   is  arr ive to  be   10 - 9   a nd   10 - 15   with  dista nce  of  2500  m   resp e ct ively So   that   the  syst e m   per f o r m ance  is  af fected  by  dista nce  that  le ads  t de crease  BER   at   sh ort   distances   an inc rease  BER   at   long  distances  because   of  at te nu at io a nd  di sp ersi on  of  fi be le ngth.   This   stud s hows   2.5  Km   or   m or is  the   worst sit uatio n f or   rain  and  ha ze at te nu at io ns.            Figure  5. BER   against t he dist ance       Figure  il lust rates  the  trans m itted  power   against  BER   and   c om par ed  with  storm   rain  an hea vy  haze.  I ge ne r al it   is  abs orb ed  that  t he  power   t ran sm issi on  has   im pact  on  the  hybri syst e m   and   th BER   decr ease thr ough  inc reasin the  powe r.   Fi gure  al so   s hows  the  ra nge  of  powe tra ns fe from   to  dBm   fo r   the  hybr i syst e m It  is  obser ved  that  t he  B ER  is  inc rease at   storm   rain   an hea vy  natur al   haze   by  m eans  of   reducin t he p ow e tra nsfer .           Figure  6. The   B ER versus  po wer t ransfe r       The  var ia ti ons   of  the  tra ns m issi on   powe hav e   ef fect  on   the  po wer  re cei ver Fig ur e   s hows  t he  powe transm i ssion   is  c om par ed  with  the  power   receive and   t he  ra ng of  power   tra nsfer   from   to  dBm It   is  ob se rved  t ha the  receiv e outd oor  po wer   is  inc reas ed  by  inc reasi ng   t he  tra ns m i tt ed  powe or   power   trans fer .   Fi gur dis play th re du ci ng  of   r ecepti on  relat i ng  to   tra ns m is sion  po wer  thr oug a   sto rm   rain  a nd  heav haze.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Estab li s hm e nt  Ne tw or k b y   U s ing   FS O Li nk Base d on M D C od e  for Hy br i   ( R as hi Al i Fay adh )   5113       Figure  7. The  e ff ect   of tran sm issi on   powe r o the  r ece pt io n p ow e r       The  sim ulate resu lt of   reducin noise   ar exam ined  by   ey diagr am at   app ly ing   t he  pr opos e "hybr i SCM - SA C - OCDM A opti cal   netw ork   that  is  co nn ect ing   with   FS te c hn i qu e   ar il lustrate i fig ur e   at   two  diff e r ent  ranges.  Fi gure  s hows  th at   the  at te nu at i on,  num ber   of   us ers an input  power   wer e   set   to  be  50 m use rs,   a nd  dBm   resp e ct ively I is  sh ow that  the  ey in  ey diag ram   is  ext end e a nd  cl eared  a t   increasin of   BER   at   the  natur al   st or m   rain This   phe no m enon  is  il lust ra te in  Fig ur e   w hen  the  num ber   of  us ers in put  po wer,  an at te nuat ion   we re  se to  be  us e rs dBm 25 00   m   resp ect ivel y.  Also   from   figure   8(b) the  BER   cl early   increases  at   the  heav natu ral  haz e.   The  sim ulatio wa run nin with  storm   rain   because   of   rai at te nu at io is  m uch   higher   than  haze,  s the  resu lt of  ey diagr am   wi th  storm   rain  giv a i m pr ovem ent  f or   syst em   per f or m ance.  The r efore,  sp eci al   op ti m iz at ion   i need e to  achieve  bette syst e m   perform ancethat  involve li nk  ra nge  nu m ber   of  us er' sopti m iz at ion I th is  par t   of   t he  r esearch we  s how  ho w   the  at te nuat ion  has   si gn ific ant  im pact  on   syst e m   per f orm ance  (BER)   and  li nk  ra nge   ( km ).   So   t hat,   r ai is   the b ig gest af f ect ing  in  the  free  sp ace  op ti ca l sy stem s.  Ho wev e r,  it  sti ll  c an  be  s ucces sf ully  w it co ns i der e t the p a ram et ers  of the  rain  at te nu at io n.           (a)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5107   -   5117   5114       (b)     Figure  8. The  taken ey e d ia gra m  at channel  1 , (a)   with  d ist ance  of 50 m  at storm  r ai n , ( b)  at  r a ng e  of  2500 m   with  heav haz e       6.   THE  PROPO SED SYSTE M APPLI CAT ION   The  ra dio   over   fiber   is  in dire ct ly   m od ulate the  opti cal   sign al   us in Ma c h - Ze hnde m od ulato f r om  co ntinuo us   w ave  la ser   di ode   of  w avele ng t in   nanom et ers.   At  t he  receivi ng  en of  op ti c al   fiber  li nk,  opti ca l   sign al are  we ak  an carryi ng  inf or m at ion   that  need   t be  conve rted  to  st ron el ect rical   sign al   to  est im at th e   or i gin al ly   tran sm it te sign al s The refo re,  t he re  are   three   f un ct io ns,  ha ve   to  b e   do ne  in   the  opti cal   re cei ver  su c as,  est im at ion   of  tra nsm itted  m essage,  am plific at io n,   a nd   opti cal   sign al   c onve rsion   t el ect rical   sign al .   By   these  three  functi ons,  th op ti cal   receiv e is  sim il ar  to  the  ra dio   receiv er  acce pt  no   a m pl ific at ion   in   op ti cal   syst e m To  see   the  im pr ove perform ance  on  U W B   op ti ca receive r,  we   need  to   ap ply  the  propose opti cal   syst e m  to  redu ce the  pro bab il it y of  er r or   bits   This  a pp li cat io is  t s how  t he  e ff ect of  usi ng  fibe i wireless  c ha nnel   thr ough  insi de  bu il di ngs   (in door   pro pa ga ti on us in ultra - wi deb a nd  ( U W B te ch no l og y.  By   usi ng   RoF  te ch nolo gy,  data  ca pac it of   op ti cal   netw orks  is  c om bin ing  with   m ob il it and   flexibi li ty   of   wir el ess  net works  without  inc rem e nt  i sign ific a nt  cost   [1 6],  [ 17] Also   by  RoF,   in form ation   c an  be   transpor te ov er  op ti cal   fiber  with  m od ulati ng   i direct  or  in dire ct   li gh with  ra dio   si gn al .   Th e re  is  an   exter na m od ulato t m od ulate   the   opti cal   sign al   cal le Ma ch  Ze hnde r   m od ulator   (M ZM)  a nd  Ma c Ze hnde In te rf e ro m et er  (M ZI)  is  us ed   to   sp li thi sig na into  paths  [18],  [ 19 ] and   [20].  A f te su m m ing   the  si gn al s they   interfe re  de pendin on   de la tim with  each  oth e r.   MZM   is   ap plyi ng  to   c onve rt  the   el ect rical   to  op ti ca sign al s   an s end  them   to  m ulti plexer  to   c om bin e   the  sign al in  opti cal   do m ai n.   These  sig nals  are  passe to  dem ulti plexer   to   sp li the  sign a into  two  way s,  one   is  passe i nto  the  fi ber  to   co nv e rt  op ti cal   s ign al   t el ect ri cal   sign al   an the to   s pectr um   analy zer  to  be   detect ed by  op t ic al  d et ect or .     The  oth e way   is  passe dire ct l to  sp ect r um   analy zed  to  sh ow  t he  sym bo er ror  rate  (SER in  ti m e   do m ai or   to  detect   the  el ect rical   sign al The  sp ect r um   a naly zer  detect ion a re  il lustrate in  Figure   10   to   represe nt  the  sim ula ti on   re su lt of  the   SER   ve rsu s   nu m ber   of  act ive  us e rs  f or  U WB   si gn al in  opti cal   detect or  and   non - opti cal   detect or T he  SER  cha ra ct erist ic   without  opti cal   li nk   is  bad   beca use   the  receive sig nal   travels  thr ough  the  wireless   ind oo cha nnel   that  is  aff ect ed  by  fad i ng,   path  losses,  a nd   s hado wing   befor e   enterin t he  R oF   li nk.   Alth ough  t her e   is  som interfer e nc betwee t he  wireless  a nd  opti cal   wire c ha nn el s ,   the pow e r pena lt ie s ar e s m al and  ca n be fur t her   reduce by  u sin opti cal  fi lt er.  By  u sing   MATLAB s oft war e ,   the  si m ulati on   resu lt are  show in  Fig ure 9.   F ro m   si mu la ti on   res ults   the  op ti cal   receiver  is  bette tha el ect rical   receiver  w hen  us i ng  MZM   s that the  perform a nce  of   U W B   over  fibe syst e m   is  exam ined.  As  the   SER,  U,   a nd   SN are  the  s ign ific a nt  par a m et ers  fo sys tem   per form ance  ind ic at ion,  they   are  def in ed  a expresse d bell ow :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     Estab li s hm e nt  Ne tw or k b y   U s ing   FS O Li nk Base d on M D C od e  for Hy br i   ( R as hi Al i Fay adh )   5115     ( ) ( ) ( ) ( ) h t R x t h t n t               ( 7 )     1 01 (0 s R P P s S N R                   ( 8 )     () 22 U S N R S E R e r f c               (9)     wh e re  x( t)   is  the  tra ns m itted  sign al h(t is  t he  c hannel  im pu lse   res pons e   denotes  co nv olu ti on,  n( t is  the   Gau s sia noise er fc  is  t he  e rror  f un ct i on,  P s1   is  sig nal  powe of  bit  1,   P s0   is  sig nal  power  ofbit  0,  0 and  1 are  the  no ise   va riances  ass oci at ed  with  the  t r ansm itted  signa an 1res pe ct ively and     R   is  the  phot od e te ct or   respo ns ivit y .           Figure  9 .  BER   vs . n um ber  of  us ers  for U WB  sig nals       7.   CONCL US I O NS   The  w orkin pro posed  m esh  netw ork  syst em   is   no pro m isi ng   te chn iq ue  in  opti cal   tr ansm issi on   to   i m pr ove  the  trustin of   high  data  rate  indoor  or   ou t door  re cepti on   a nd   tra ns m issi on   at   lon or   s hort  ranges  of   wireless  syst em s   at   op ti cal   c omm un ic at ion   li nk s.  S that,  pro po se re sea rch   is  quit   can   be  us e in  wireless   syst e m with  high  data  rate   velocit in  pro pa gation  by  com m un ic at i on   li nks  rece pt ion   or  tran sm issi on .   Fu rt her m or e,   the  basic  i dea  of  the  resea rc is  t c ross  or  ov e rc om the  nat ur al   ba env i ronm ents  that  are   happe ned b he avy h aze  a nd stor m   rain  over   opti cal   FS te chn i qu e   f or  r ec eption or   t rans m issi on S th at the  requi rem ent  of  this  work   is  t m ini m iz or   reduce  the  nor m al l eff ect   on  BER   at   hig capaci ty   of   da ta   rate   pro pag at io t hro ugh  opti cal   te chn i qu e   use FSO.  Re s ults  that  are  gott en  by  sim ulati on   process  f or   use rs  a re   sh owin with   decr easi ng  of  BER This   decr eas in a nd   inc reasi ng  of   recei ved   powe de pend ing   on  m axi m iz ing   or  a m plifyi ng   th power   tra nsm issi on   at   vary ing   or  une xpect ed  co nd it io ns   su c as  ha ze  and  heav rain T he  si m ulati on  resu lt are  su pp or ti ng  the  "hybr i SCM - SA C - OCDM A op ti cal   instru m ents   enh a ncem ent  in  f ree  sp ac f or   lo ng  ra nge or   distances ,   wh ic re du c e   the  require sta ti on num ber   of   receptio a nd   t ran sm issi on A lso  in  this  pa pe r,   we  can  c on cl ud th at   the  eff ect   of  R oS   l ink   on   U WB  s ign al s   by  sim ulati on   resu lt for  BE at   diff e re nt  nu m ber   of  us e rs.   From   this  stud y,  we  e nha nced  that  the   pro posed   op ti cal   syst e m   is  m or su it able  in  serv ic es  f or  U W i ndoor  syst e m by  red ucin the  pro ba bili ty   of   bit  err or  at   the r ecei ving e nd of t he  syst e m .       ACKN OWLE DGE MENTS   ha ve  done  t his  w ork  in   m dep a rtm ent  la borator ie of   Ele ct rical   En gin ee rin Coll ege.  S m reg a rds  and   tha nk to  the  sta f f   of   these  la bor at or ie s.  Als would  li ke  to  than the  dea of   this  colle ge  for  his   su pp or t t o finis the  sim ulati o n work.         0 5 10 15 20 25 30 10 - 1 0 10 -8 10 -6 10 -4 10 -2 10 0 N um be of  us e rs S E R     U s i ng  fi be r i n w i re l e s s  c ha nne l W i t h no fi be r i n w i re l e s s  c ha nne l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5107   -   5117   5116   REFERE NCE S   [1]   C. C.   Yang,   "Co de  spac en la rg e m ent   for  h y brid  fibe rad io  and  b ase band  OCD MA   PONs" ,   Journ al  of  Light  wave   Technol ogy ,   vo l. 29, pp. 1394 - 14 00,   2011 .   [2]   T. H.  Abd ,   S. A.   Aljuni d,   H.A.  F adhi l ,   I . F.  Radh i,   Ahm ad  R. B .   and  M. A.  R ashi d, "P erf orm anc improvem ent   of   h y brid  SC SA C - OCD MA   net works   using  m ul ti - dia gon al   code" ,   Univer sit y   M al a y si Perli s,Sc hool  of  Com pute r   and  Com m unic a ti on  Engi ne eri ng ,   vol .   7(11) ,   pp .   1262 - 1272,   201 2.   [3]   V.G.A.   Carne ir o G.K.  Rodrigu es M.  The re za,   and  M.R.   Gira l di ,   "P erf orm ance  ana l y sis  of  2D  double   har d - li m it ed   OCD MA  s y st em ove FS O l ink  und er  stro ng  turb ul enc e   fo def ens app lica ti ons " ,   2012 .   [4]   B.   Patn ai and  P.K.  Sahu,   "N ovel   QP SK   m odu la ti on   for  DW DM   fre spa ce  op ti c al   comm unic at ion  s y s te m " ,   pp .   170 - 175,   2012 .   [5]   B.   Cif tc iog lu J.  Gao,   R .   Berman ,   M.   Jain,  D .   Moore,   G .   W ic ks,   M.  Huang,  E . G.  Friedman,   and  Hui  W u,   "Rec en t   progre ss   on  3 - int egr at ed   intra - chi fr ee - spa ce  opti c al   int er conn ec t" ,   2012,   pp.   5 6 - 57.   [6]   Moham m ad  Ali  Shah,   Shaf ie  Abd  Latiff ,   &   Ri az   T.,   Perform anc e   M ea surem ent   of   Free - Spa ce   Opt ic a 980   nm  Channe Us ing  Multi ple  Sets  of   Envi ronm ental  Condit ions ,   Wi rele ss   Pe rs onal  Comm unic ati on ,   vol  85,   Iss ue  2 ,   pp.   345 - 357 ,   20 15.     [7]   W . R. H.  W an  R uslan ,   S.M.  Idrus,  A.  Ramli,   N.  Ramli,   A.S.  Mohd  Supa’a t ,   and  F.  Mohd  Nor ,   " Te rre str ia FR E E   Space   Opti Pro paga t ion  Anal y s is  Consideri ng  Malay s ia   W e at h er  Condit ion " ,   J ournal  Teknol og ( Sci ences  and  Engi ne ering) , vol.   54 ,   pp .   217 - 22 9,   2011 .   [8]   S.  Hashm and H.T .   Mouftah ,   "I nte gra te op tical/wire l ess ne twor king" ,   20 04 ,   pp .   2095 - 2098.     [9]   A.  Mali and  P.  Singh,  "F ree   Space   Opti cs:  Curr ent   Applicati ons   and  Future  Challenge s" ,   Int ernat ional   Journal  of  Optic s ,   Hind awi P ubli shing Corp ora ti on ,   pp .   1 - 7 ,   2015.   [10]   T. H.  Abd,   S.A.  Aljuni d H.A .   Fadhil R. A.  Ah m ad ,   and  N.M.  Saad ,   "M odelin and  sim ula ti o of  m ult di ago nal  code   wi th ze ro   c ross   cor relati on   f or  SA C - OCD M A ne tworks" ,   20 11.   [11]   M.  Nos had  and  M.  Brandt - Pear c e,   "Expurgated  PP u sing  sy m m et ric   ba l anced  inc om ple t block  designs " ,   IEEE  Comm unic at ions Le tters ,   vol .   16 ,   pp.   968 - 971 ,   20 12.       [12]   F.H.  Mus ta fa A.S.  Mohd  Sup a'a t and  F.D.  Maha d ,   "S imula ti on  of  FS Tra nsm ission  at   P et a li ng  Ja y due   to  Atte nua ti ons   Eff ec t " ,   ELEKTRIK A ,   vo l. 12, no. 1, pp. 30 - 34,   2010 .   [13]   M.  Zul i y a na ,   M. S.  Anuar,   S.A.  Aljuni d,   A.K .   R ahman,   C. B . M.  Rashidi ,   and  M. S.A.  Baka r ,   "P erf orm anc An alys is   of  FS with  Haz Att enuation  Consequenc e   Acc l imati z in   Tr opic a Ra infore s Envi ronm ent " ,   AR PN   Journal  of   Engi ne ering  and   Applied  S cienc e s,  vol. 10, no. 3,  pp.   1332 - 1337 ,   Februa r y   2015 .   [14]   M.  Motea lleh  a nd  M.  Mae sou m i,   '' Sim ula ti on  of  SA C - OCDMA  10   Us er  ×1 Gb/s  Sy st em  Us ing  M Cod e" ,   Inte rnational   Jo urnal  of  Opt ic s a nd  Applications ,   vol.   (4) ,   no .   1 ,   p p.   20 - 26 ,   2014 .     [15]   T. H.  Abd,  S.A.   Aljuni d,   Hil al   A.  Fadhil ,   Ibr ah im  Fadhil   Radh i,   Ahm ad  R. B. ,   and  M.A.  Rashi d,   "P erf orm anc e   Im prove m ent   of  H y brid  SC M - SAC - O CD MA   Network  Us ing  Multi - Diagonal   Code" ,   Scientif ic   Re sear ch  and   Essays ,   vol .   7   (1 1),   pp .   1262 - 127 2,   Mar ch  2012 .     [16]   H.A.  Fadhil,  A.  Am phhawa nb,   H.M.R.   Al - Kh afa j ia ,   and  N.  Ahm eda ,   Optimiza ti on  of  fr e spac op tics  par amete rs:   An  opti m um   soluti on  for  b ad  we at he conditions ,   O pti k   -   In t. J .   Ligh E le c tron Opt .   2 013.   [17]   M.  Am ini kasha ni  and  M.  Kav ehr ad,   ''Err or  Perform anc Ana l y sis  of  FS Li nks  with  Equa l   Gain  Diver si t Rec e iv ers  ov er Double  Gene rali ze Gam m Fad ing  Chann el s" ,   Cornel l   Univer si t y   L ibra r y ,   Ma y   2015   [18]   S.  Pan,   and  J.  Yao,   UW B - Ov er - Fiber  Com muni cations:  Modulat ion  and  Tr a nsm ission ”,   Journal  of  Lightwav e   Technol ogy ,   vo l. 28, no. 16, pp. 2 445 - 2455,   Augu st 201 0.   [19]   J. P.  Soler  and  R. L.  Sáe z,  "H y brid  UW and   W iMAX   rad io - over - m ult i - m ode  fibr for   in - buil ding  op tica l   net works ",  Jour nal  of   Optic s ,   vo l.   16(1) ,   pp .   1 - 8,   2014.     [20]   Y.  Li   and  A. M.  W ei ner ,   "P hoton ic - As sisted  Err o r - Free   W ire le ss   Com m unic at ion  with  Multi pat Prec om pen sati o Coveri ng  2 18   GH z" ,   Journal  o Lightwave  Te c hnology vol .   34 ,   NO 17,   pp.   415 3 - 4160,   Sept ember  2016.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.