T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n  Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  23 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 25 ,   p p .   8 5 7 ~ 8 7 0   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 23 i 4 . 26727          857     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   M o dified  elec tro - o ptical  m o d ula tor  bas ed bipol a r op tical co de  div isio n  m ul tiple  a ccess for f ree - sp a ce optics       E dd y   Wij a nto 1, 2 ,   K ev in Su t a nto 1   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g   a n d   C o mp u t e r   S c i e n c e s,   U n i v e r si t a s K r i st e n   K r i d a   W a c a n a ,   Ja k a r t a ,  I n d o n e si a   2 S u st a i n a b l e   Ec o - S mart  D i g i t a l   I n f r a st r u c t u r e   C e n t e r ,   U n i v e r si t a s K r i st e n   K r i d a   W a c a n a ,   Ja k a r t a ,   I n d o n e si a       Art icle  I n fo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   14 ,  2024   R ev i s ed   A p r   12 ,  2 0 2 5   A cc ep ted   Ma y   10 ,  2025       T h is  stu d y   in tro d u c e s  a   m o d if ied   e lec tro - o p ti c a l  m o d u lat o r  (EOM )   to   e n h a n c e   b ip o lar o p ti c a l  c o d e   d iv isio n   m u lt ip le  a c c e ss   (OCD M A )  in   f re e - sp a c e   o p ti c a l   (F S O)  c o m m u n ica ti o n .   T h e   p r o p o se d   sy st e m   i m p ro v e s  sig n a l  q u a li t y ,   sp e c tral   e ff ici e n c y ,   a n d   re sili e n c e   to   a t m o sp h e ric  tu r b u len c e .   Un l ik e   c o n v e n ti o n a l  d u a l   EOM   tec h n i q u e s,   th e   m o d if ied   E OM  e n a b les   sim u lt a n e o u s   tran sm issio n   o f   ‘ 0 ’   a n d   ‘ 1 ’   c h i p   v a lu e s,  re d u c in g   m u lt ip le  a c c e ss   in terfe re n c e   ( M A I)  a n d   e n h a n c in g   sy ste m   ro b u stn e ss .   T h i s  a p p ro a c h   o p ti m ize s  b a n d w id th   u ti li z a ti o n   a n d   e n su re s  sta b le  p e rf o rm a n c e   in   v a r y in g   e n v iro n m e n tal  c o n d it io n s .   S im u latio n s  w e re   c o n d u c ted   i n   a n   a d d it iv e   w h it e   Ga u ss ian   n o ise   (AWG N)   c h a n n e l  u si n g   th re e   sp e c tral  a m p l it u d e   c o d in g   (S A C)  sc h e m e s:  m o d if ied   M - se q u e n c e ,   W a lsh - Ha d a m a rd ,   a n d   ra n d o m   d iag o n a l  (RD)  c o d e s .   Re su lt s   in d ica te  t h a t  t h e   m o d if ied   EOM   sc h e m e   sig n if ic a n tl y   i m p ro v e s  F S O  sy st e m   p e rf o r m a n c e ,   a c h iev in g   a n   a v e ra g e   4 7 . 1 %   lo w e r  m in im u m   lo g   o f   b it   e rro r  ra te   ( BER )   in   n o rm a l  we a th e r  a n d   4 3 . 3 %   l o w e r  in   e x trem e   w e a th e r,   e n su ri n g   su p e rio r  n o ise   su p p re ss io n   a n d   si g n a l  in teg rit y   a c ro ss   v a r y in g   e n v iro n m e n tal  c o n d i ti o n s.  A d d it i o n a ll y ,   th e   sy s tem   m a in tain s  su p e rio r  p e rf o rm a n c e   o v e r  lo n g e r  d ista n c e s,  d e m o n stra ti n g   it s  su it a b il i ty   f o r  h ig h - sp e e d ,   lo n g - r a n g e   F S O  a p p li c a ti o n s.  T h e se   f in d in g s  h ig h li g h t  t h e   p o ten ti a l  o f   th e   m o d ifi e d   EOM - b a se d   b i p o lar  OCD M A   s y ste m   in   a d v a n c in g   n e x t - g e n e ra ti o n   o p ti c a l  w irele ss   n e tw o rk s,  o ff e rin g   a   m o re   e ff icie n t,   in terf e re n c e - re sista n t,   a n d   h ig h - cap a c it y   c o m m u n ica ti o n   so l u ti o n   f o r  f u tu r e   tec h n o l o g ies   su c h   a s 6 G   a n d   b e y o n d .   K ey w o r d s :   A t m o s p h er ic  tu r b u le n ce   B ip o lar   c o d e   E lectr o - o p tical  m o d u lato r   Fre e - s p ac e  o p tics   Op tical  co d e  d iv is io n   m u l tip le  ac ce s s   P o lar izatio n   d iv is io n   m u ltip lex in g   Sp ec tr al  a m p lit u d e  co d in g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E d d y   W ij an to   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Fac u lt y   o f   E n g i n ee r in g   an d   C o m p u ter   Scie n ce s   Un i v er s ita s   Kr is te n   Kr id a  W ac an a,   J ak ar ta,   I n d o n esia   E m ail:  ed d y . w i y a n to @ u k r id a. ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  ev o lu tio n   o f   w ir eles s   co m m u n icatio n   h a s   s ee n   a  s tead y   tr an s itio n   f r o m   5 G  to   6 G,   d r iv en   b y   t h e   in cr ea s i n g   d e m a n d   f o r   u ltra - f ast,  h i g h l y   r eliab le  w ir eles s   co n n ec ti v it y   [ 1 ] .   6 G  n et w o r k s   ai m   to   in te g r ate   ar tif icial  i n telli g en ce ,   q u a n t u m   co m p u t in g ,   an d   en h a n ce d   s ec u r it y   f ea tu r e s   to   s u p p o r t  a p p lic atio n s   s u ch   as  s m ar t   cities,  au to n o m o u s   v e h icles,  an d   lar g e - s ca le  i n ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   n et w o r k s .   Fre e - s p ac e  o p tical  ( FS O)   co m m u n i ca tio n   h a s   e m er g ed   as  a  p r o m i s i n g   s o l u tio n   to   co m p le m e n t  r ad io   f r eq u en c y - b as ed   s y s te m s ,   o f f er i n g   h ig h er   d ata  r ates,  i m p r o v ed   s ec u r it y ,   a n d   i m m u n it y   to   ele ctr o m a g n etic  i n ter f er e n ce   [ 2 ] .   L u   an d   Z h e n g   [ 3 ]   e m p h a s ized   th at  6 G  w i ll  in t eg r ate  ar tif icial  i n telli g e n ce   ( AI ) ,   b lo ck ch ai n ,   an d   d ata  an al y tic s   to   d ev elo p   in telli g e n t,  s ea m less ,   an d   s ec u r e  co m m u n icatio n   n et w o r k s .   T h ese  n et w o r k s   w ill  ad d r ess   d iv er s e  in d u s tr y   n ee d s   w h ile  e n s u r in g   h i g h - s p ee d   an d   r eliab le  co n n ec tiv i t y .   Op tica l  f ib er   p la y s   a  cr u c ial  r o le  in   6 G  b y   o f f er i n g   h i g h   b an d w id t h   a n d   lo w   late n c y ,   m ak in g   it   es s en t ial  f o r   ap p licatio n s   s u c h   a s   clo u d   co m p u ti n g ,   I o T ,   an d   h i g h - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 25 :  8 5 7 - 870   858   d ef in i tio n   s tr ea m in g .   U n li k e  r ad io   f r eq u en c y   ( R F)  co m m u n icatio n ,   o p tical  f ib er   tr a n s m i ts   d ata  u s i n g   li g h t   s ig n al s   th r o u g h   g las s   o r   p last ic   s tr an d s ,   e n s u r i n g   m i n i m al  i n te r f er en ce ,   h ig h - s p ee d   tr an s m is s io n ,   an d   i m p r o v ed   s ec u r it y   [ 4 ] .   W h ile  o p tical  f ib er   p r o v id es  a  r o b u s t  s o lu tio n   f o r   h ig h - ca p ac it y   d ata  tr an s m is s io n ,   o p tical  w ir eles s   co m m u n icatio n   ( OW C )   an d   f r ee - s p ac e  o p tic s   ( FS O)   s er v e  a s   w ir eless   a lter n ati v es  w h er e  f ib er   d ep lo y m e n t  is   i m p r ac tical.   T h ese  s y s te m s   u s e  li g h t   f o r   w ir ele s s   d ata  tr an s m i s s io n ,   o f f er in g   h i g h er   b a n d w id th   a n d   lo w er   laten c y   t h an   R F  w h ile  b ei n g   i m m u n e  to   elec tr o m a g n etic  i n t er f er en ce .   Ho w ev er ,   c h alle n g e s   s u ch   a s   s e n s iti v it y   to   at m o s p h er ic  co n d itio n s   a n d   p r ec is e  tr an s ce i v er   ali g n m e n t  p er s i s t.  Desp ite   t h ese  l i m it atio n s ,   ad v an ce s   i n   m u lti - m o d al  FS O  s y s te m s   h av e  en ab led   6 0   Gb p s   tr an s m is s i o n   o v er   3 , 6 0 0   m eter s   u s in g   o r th o g o n al  f r eq u en c y   d iv is io n   m u ltip lex i n g   ( OF D M)   an d   d iag o n al  p er m u tatio n   s h if t - o p tical  co d e  d iv is io n   m u ltip le  ac ce s s   ( DP S - OC DM A )   [ 5 ] .   A d d itio n all y ,   h y b r id   o p tical  f ib er   co m m u n ica tio n   ( OFC ) - F SO  s y s te m s   w it h   s p ec tr al  a m p lit u d e   co d in g   ( S AC ) - O C DM A  m ai n tain   s tab le  p er f o r m a n ce   in   f o g g y   e n v ir o n m e n t s   [ 6 ] .   Op tical  b ea m   s tab iliza tio n   tech n iq u es,  s u c h   as  le n s - b ase d   s tab ilizatio n   w it h   3 - a x i s   v o ice - co il  m o to r s   ( VC M s ) ,   f u r th er   i m p r o v e  F SO   r eliab ilit y   b y   ac h iev i n g   er r o r - f r ee   tr an s m i s s io n   o v er   2 0 0   m et er s   [ 7 ] .   Me an w h i le,   tu r b u le n ce   s i m u latio n   m o d els   h av e  b ee n   d e v elo p ed   to   ass ess   FS O  p er f o r m a n ce   u n d er   ex tr e m e  co n d itio n s   [ 8 ] .   FS O  tech n o lo g y   h as  al s o   ev o lv ed   f o r   s p ec if ic  ap p licatio n s ,   s u ch   as  h ig h - s p ee d   tr an s p o r tatio n   an d   u r b an   i n f r astru c tu r e.   A   d u al - tr an s ce i v er   F SO  s y s te m   f o r   h i g h - s p ee d   tr ain s   w as   i n tr o d u ce d ,   r ed u cin g   t h e  n ee d   f o r   b ase  s tatio n s   w h ile  i m p r o v in g   co v er ag e  in   s m ar t  cities   [ 9 ] .   An   ad ap tiv e  p o w er   tr an s m i s s io n   m et h o d   b ased   o n   ch a n n el  co r r elat io n   h as  d e m o n s tr ated   s i g n i f ica n t  b it  er r o r   r ate  ( B E R )   im p r o v e m e n ts   i n   F SO  co m m u n icat io n ,   o u tp er f o r m i n g   f ix ed   t h r es h o ld   tech n iq u es   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   Stu d ies  also   ex p lo r e  FS O  as  a n   al ter n at iv e  to   s u b - ter ah er tz   ( T Hz)   b an d s   in   n e x t - g e n er ati o n   ce llu lar   n et w o r k s ,   ad d r ess in g   c h alle n g es  li k e  s o lar   in te r f er en ce   an d   b ea m   alig n m e n t  [ 1 2 ] .   Mo r e o v e r ,   a  p o lar izatio n   d iv is io n   m u ltip le x in g   ( P DM )   FS O  s y s te m   w it h   en h an ce d   d o u b le  w ei g h t  ( E DW )   co d es  h as  b ee n   d ev elo p ed ,   en ab lin g   6 0   Gb p s   tr an s m i s s io n   ac r o s s   s ix   c h a n n els  w i th   r e s ilie n ce   to   ad v er s e  w ea t h er   co n d itio n s   [ 1 3 ] .   Mu ltip le x i n g   tec h n iq u e s   p la y   a  cr u cia l  r o le  in   o p ti m izin g   b an d w id t h   ef f icie n c y   in   F SO  co m m u n icatio n .   Fre q u e n c y   d iv is io n   m u l tip lex i n g   ( FDM) ,   ti m e  d iv is io n   m u ltip le x i n g   ( T DM ) ,   w av e len g t h   d iv is io n   m u lt ip lex i n g   ( W DM ) ,   an d   OC DM A   ar e  w id el y   u s ed .   A   4 - b a n d s   co h er e n t  F DM   p ass i v e  o p tical   n et w o r k   ( P ON)   s y s te m   d e m o n s tr ated   a  to tal  d ata  r ate  o f   1 0 0   Gb p s ,   p r o v in g   it s   p o ten t ial  f o r   h i g h - s p ee d   n et w o r k s   [ 1 4 ] .   Sim i lar l y ,   an   in ter lea v ed   s in g le - ca r r ier   FD M  ( I - SC - FD M)   s ch e m e  i n te g r ated   w it h   a  s p ar s e  w ei g h t - in itiated   d ee p   n e u r al  n et w o r k   ( SW I - DNN)   eq u alize r   ac h iev ed   6 6 0   Mb p s   tr an s m is s i o n   o v er   9 0   m eter s ,   r ed u cin g   p ea k   to   av er a g e  p o w er   r atio   ( P A P R )   an d   co m p u tat io n al  co m p le x it y   [ 1 5 ] .   T DM   o p ti m izes  ti m e  s lo t s   f o r   s i g n al   t r an s m is s io n ,   t h o u g h   it  r eq u ir es  p r ec is e  s y n c h r o n i za tio n   to   a v o id   laten c y .   T h e  d ela y - co n tr o lled   an d   en er g y - e f f icie n t  T DM   ac ce s s   ( DE C - T DM A )   m ec h a n is m   r ed u ce s   d ela y s   an d   i m p r o v es  e n er g y   e f f icie n c y   i n   f ib er - w ir ele s s   ( FiW i)   n et w o r k s   [ 1 6 ] .   Me an w h ile,   W DM   en h an ce s   F SO  ca p ac it y   b y   e n ab lin g   m u lt i - w av ele n g t h   tr an s m is s io n ,   w it h   a  t w o - d i m en s io n al  p h o to d etec to r   ar r ay   ( 2 D - P DA )   s y s te m   ac h iev i n g   1 0 0   Gb p s   [ 1 7 ] .   A   b id ir ec tio n al  W DM - F SO  s y s te m   f o r   d ata  c en ter s   d e m o n s tr ate d   3 2 0   Gb p s   tr an s m is s io n   o v er   1 , 0 0 0   m eter s   u s i n g   r ef lecti v e  s e m ico n d u cto r   o p tical  a m p li f ier s   ( R SO As)  t o   r ed u ce   co s ts   w h ile  m ai n tain i n g   h i g h - s p ee d   co m m u n icatio n   [ 1 8 ] .   An o th er   h y b r id   W DM - F SO  s y s te m   a ch iev ed   3 2   Gb p s   o v er   1 0 0   m eter s ,   p r o v i n g   it s   p o ten tial f o r   co s t - e f f ec ti v e,   h i g h - s p ee d   lig h t - ba s ed   W i - Fi s o lu tio n s   [ 1 9 ] .   OC DM A   as s i g n s   u n iq u e  o p tic al  co d es  to   u s er s ,   o p tim izi n g   b an d w id th   e f f ic ien c y   b u t  f ac in g   m u ltip le   ac ce s s   i n ter f er e n ce   ( M A I ) .   A   f le x ib le  d o u b le - w e ig h t  ( FDW )   co d e  s u p p o r ted   o v er   2 2 0   u s er s   at  2 . 5   Gb /s   o v er   6 0   k m ,   r ed u ci n g   M A I   [ 2 0 ] .   A d d itio n al l y ,   a  h y b r id   s p ec tr a l/s p atial  O C DM A   s y s te m   i n te g r atin g   O FDM  a n d   s u cc e s s i v e  w ei g h t ( SW )   co d in g   ac h iev ed   1 . 5   T b /s   ca p ac it y   w it h   3 5 0 - u s er   s u p p o r t  [ 2 1 ] .   Fu r th er   r ef i n e m en t s   i n   OC DM A   i n clu d e  co h er en t  an d   n o n - co h er en t  ap p r o ac h es.  C o h er en t  O C DM A   i m p r o v es   s p ec tr al  ef f icie n c y   th r o u g h   p h ase  e n co d in g   b u t  r e q u ir es  p r ec is e  s y n ch r o n iza tio n ,   w h ile  n o n - co h er e n t m eth o d s   u s e  i n te n s i t y - b ased   en co d in g ,   o f f er i n g   s i m p ler   i m p le m en ta tio n   [ 2 2 ] .   T h e  3 D  m u lti - d iag o n al  ( MD )   co d e  is   a  s tr o n g   ca n d id ate  f o r   h ig h - t h r o u g h p u t  n et w o r k s ,   p r o v id in g   h i g h er   d ata  r ates  an d   in cr ea s ed   u s er   ca p ac it y   [ 2 3 ] .   SA C - O C DM A  en h a n ce s   s ec u r it y   a n d   s ca lab ilit y ,   w it h   in n o v atio n s   lik e  o n e - d i m e n s io n al  t w o - d i s ti n ct  co d es  w it h   t w o - co d e  k e y i n g   ( T C K)   r e d u cin g   m u l t ip le  u s er   in ter f er en ce   w h ile  s u p p o r tin g   4 5   u s er s   at  2 . 5   Gb p s   [ 2 4 ] .   A n o t h er   ap p r o ac h ,   th e  m u lti - d i m e n s io n al  s i g m a  s h i f t  m atr i x   ( n D - S S M)   co d e ,   im p r o v es  B E R   an d   in cr ea s es  ca p ac it y   at   h ig h er   d ata  r ates  [ 2 5 ] .   P o lar izatio n - b ased   en co d in g   in   FS O  f u r t h er   en h a n ce s   s ec u r it y   an d   r esil ie n ce   ag ai n s t  t u r b u le n ce .   P o lar izatio n - en co d ed   s ig n als   m a in ta in   i n teg r it y   ev e n   in   h ig h l y   s ca tter i n g   en v ir o n m en ts   lik e  u n d er w ater   b u b b les,  m a k i n g   t h e m   s u itab le   f o r   lo n g - r an g e  co m m u n icatio n   [ 2 6 ] .   Stu d ies  h av e  s h o w n   t h at  b ip o lar   OC DM A  w it h   f ib er   B r ag g   g r ati n g s   ( F B G)   ef f ec ti v el y   s u p p r ess e s   MA I   w h ile   i m p r o v i n g   tr an s m is s io n   s tab ilit y   [ 2 7 ] .  Me an w h ile,   b ip o lar   OC DM A   w it h   S AC   an d   p o lar izati o n   co d in g   h a s   b ee n   d e m o n s tr ated   to   en h a n ce   tr an s m is s io n   r ates  an d   M A I   s u p p r ess io n   in   F SO  s y s te m s   [ 2 8 ] .   Si m u latio n s   in d icate   th at   W alsh – Had a m ar d   co d es  p er f o r m   b es t  u n d er   ex tr e m e  w ea t h er   co n d itio n s ,   w h il e  MD   co d es  ar e  m o r e  ef f ec ti v e  f o r   m ed i u m - r a n g e   d is tan ce s .   W h ile  b ip o lar   OC D MA   s y s te m s   h a v e  b ee n   e x te n s i v el y   s t u d ied   f o r   en h a n cin g   s p e ctr al  ef f icie n c y   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l         Mo d ified   elec tr o - o p tica l m o d u la to r   b a s ed   b ip o la r   o p tica l c o d e  d ivis io n   mu ltip le  …  ( E d d y  Wij a n to )   859   r ed u cin g   in ter f er en ce   i n   F SO  co m m u n icatio n ,   e x is tin g   i m p l e m en tati o n s   s u f f er   f r o m   li m it atio n s   s u c h   as  M A I   an d   r ed u ce d   p er f o r m a n ce   o v er   lo n g   d is ta n ce s .   T r ad itio n al  d u al  elec tr o - o p tical  m o d u lato r   ( E OM )   s y s te m s   o n l y   tr an s m it  o n e  ch ip   v al u e  at  a  ti m e,   lead in g   to   i n ef f icie n cie s   i n   d ata  tr an s m is s io n .   O u r   p r o p o s ed   m o d if ied   E OM   tech n iq u e  ad d r ess es  t h ese  c h allen g es  b y   e n ab li n g   s i m u l ta n eo u s   tr an s m i s s io n   o f   b o th   c h ip   v al u es,  t h er eb y   en h a n ci n g   s i g n al  i n te g r it y   a n d   o v er all  s y s te m   r o b u s tn e s s .   T h e  i m p r o v ed   b ip o lar   OC D MA   s y s te m   u s in g   t h e  m o d i f ied   E OM   tech n iq u e   h a s   w i d e - r an g in g   ap p licatio n s   i n   v ar io u s   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s .   I t  ca n   e n h a n ce   u r b an   w ir ele s s   n et w o r k s   b y   p r o v id in g   h ig h - s p ee d   co m m u n icatio n   i n   d en s el y   p o p u lated   ar ea s ,   s u p p o r t  s atellite   co m m u n icatio n   b y   en s u r i n g   s ec u r e,   lo n g - d i s tan c e   o p tical  lin k s ,   an d   f ac il itate  I o T   in teg r atio n   b y   e n ab li n g   e f f icien t  d ata  tr an s m is s io n   i n   s m ar t  i n f r astru ct u r e   ap p licatio n s .   T h ese  co n tr ib u tio n s   p o s itio n   o u r   s t u d y   as  a  s ig n i f ica n t  ad v a n ce m e n t  i n   t h e  f ield   o f   o p tical  w ir eles s   co m m u n icatio n .   B u ild in g   u p o n   t h ese  ad v a n ce m en ts ,   t h is   p ap er   p r esen ts   s e v er a l  k e y   co n tr ib u tio n s   to   th e  f ield   o f   o p tical  co m m u n icatio n s :   ( i)   t h e  p ap er   in tr o d u ce s   a  n o v el   m o d u l atio n   tec h n iq u e  b ased   o n   m o d if ied   E OM s   f o r   i m p le m en t in g   b ip o lar   OC DM A   i n   FS O  s y s te m s .   T h is   tech n iq u e  o f f er s   i m p r o v ed   p er f o r m an ce   an d   e f f icie n c y   co m p ar ed   to   p r ev io u s   d u al  E O M  m et h o d s ;  ( ii)  b y   e m p lo y in g   b ip o lar   m o d u latio n   w it h   th e  m o d if ied   E OM s ,   th e   s y s te m   ac h ie v es  en h a n ce d   s ig n al  q u a lit y   a n d   r o b u s tn e s s   ag ain s t  v ar io u s   i m p air m e n ts ,   s u ch   as  n o is e  an d   at m o s p h er ic  t u r b u le n ce ,   en co u n ter ed   in   FS O  co m m u n icatio n   lin k s .   T h is   i m p r o v e m e n t  lead s   to   b etter   o v er all  s y s te m   r eliab il it y   a n d   d ata  tr an s m i s s io n   i n te g r it y ;  ( iii)  t h e  p r o p o s ed   s y s te m   i n cr ea s e s   s p e ctr al  ef f icien c y   b y   allo w i n g   m u l tip le  u s er s   to   s h a r e  th e  s a m e  o p tical  c h a n n el   co n cu r r en tl y   u s i n g   o r t h o g o n al   c o d es.  T h is   r esu lt s   i n   o p tim ized   b an d w id t h   u t ilizati o n   an d   h i g h er   ca p ac it y ,   m a k i n g   it  s u i tab le  f o r   h i g h - t h r o u g h p u t  ap p licatio n s   in   FS O  n et w o r k s ;  ( iv )   t h e  p ap er   p r o v id es  s i m u la tio n   v a lid ati o n   o f   th e  p r o p o s ed   tech n iq u e,   d em o n s tr ati n g   it s   f ea s ib ili t y   a n d   ef f ec t iv e n es s   in   r ea l - w o r ld   FS O  en v ir o n m e n ts .   T h r o u g h   co m p r e h en s iv e   s i m u latio n   te s ti n g   an d   an al y s is ,   th e  p er f o r m a n ce   ad v an tag e s   o f   th e   m o d i f ied   E O M - b ased   b ip o lar   OC DM A   s y s te m   ar e  co n f ir m ed ,   p av in g   t h e  w a y   f o r   its   p r ac tical   i m p le m en ta ti o n   i n   FS O  co m m u n ica tio n   s y s te m s ;  a n d   ( v )   t h e  r esear ch   p r esen ted   in   th e  p ap er   o f f er s   v alu ab le  in s i g h ts   i n to   th e  d esig n   an d   d ep lo y m en t  o f   ad v a n ce d   o p ti ca l  co m m u n ica tio n   s y s te m s   f o r   v ar io u s   p r ac tical  ap p licatio n s ,   in cl u d in g   ter r estri al  an d   s atellite - b ased   FS O   li n k s .   T h e  d em o n s tr ated   i m p r o v e m en t s   in   p er f o r m a n ce   an d   ef f icien c y   co n tr ib u te  to   th e  ad v an ce m e n t  o f   F SO  tech n o l o g y ,   ad d r ess in g   th e   g r o w i n g   d e m a n d   f o r   h i g h - s p ee d ,   r eliab le,   an d   s ec u r e  d ata  tr an s m i s s io n   s o lu t io n s .       2.   M E T H O D   T h e  s i m u latio n   co n d u cted   in   t h is   s tu d y   e v al u ated   th e  p er f o r m an ce   o f   b ip o lar   OC DM A   u t ilizin g   t h e  m o d i f ied   E OM   s c h e m e  p r o p o s ed   h er ein .   C o m p ar ed   to   th e  s w i tch   s c h e m e  d is c u s s ed   i n   [ 2 7 ] ,   th e  b ip o la r   OC DM A   w ith   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  d e m o n s tr ated   an   i n cr ea s ed   tr an s m is s io n   r ate.   U n lik e  t h e  FB G - b ased   en co d in g   u til ized   in   p r ev io u s   s i m u lat io n s   [ 2 7 ] ,   th is   s t u d y   e m p lo y ed   a  co n ti n u o u s   w a v e  ( C W )   laser   ar r ay   f o r   en co d in g   i n   ac co r d an c e  w ith   t h e  s i g n at u r e  co d e,   w it h   an   er b iu m - d o p ed   f ib er   am p li f ier   ( E DF A )   s er v i n g   a s   a  p r e - a m p li f ier .   T h e  d u al  E OM   s ch e m e  f ac e s   a  s ig n if ican t  li m i tatio n   in   th a t  it  o n l y   tr an s m its   s ig n al s   f o r   ch ip   “ 1 ”   in   th e  s i g n at u r e  co d e,   n eg lectin g   c h ip   “ 0 ”   [ 2 9 ] .   W h ile  th is   a p p r o ac h   s im p li f ie s   th e  s y s te m ,   it  r esu lts   in   a  les s   co m p r e h en s iv e  a n d   r eliab le  d ata  tr an s m is s io n   [ 2 9 ] .   T h e  en co d in g   p r o ce s s   m o d u la tes  th e  u s er   in f o r m atio n   s ig n a l  u s i n g   a n   E OM   w it h   a  C W   laser   ar r ay   b ased   o n   th e   s i g n atu r e   co d e.   W h en   t h e  u s er   in f o r m at io n   b it   is   “ 1, ”   o n l y   th e  u p p er   E OM   m o d u late s   t h e  s ig n al,   d ir ec tin g   it  to   t h e  co r r esp o n d in g   p o lar izatio n   s p litt er .   C o n v er s el y ,   w h e n   t h e   b it  is   “ 0, ”   th e  lo w er   E OM   p er f o r m s   th e  m o d u latio n .   A   s ec o n d   p air   o f   E OM s   w o r k s   w it h   t h e  s a m e  p r in cip le  b u t   in   r ev er s e.   I n   t h is   ca s e,   w h e n   t h e  u s er   i n f o r m atio n   b it  i s   “ 1, ”   o n l y   t h e  lo w er   E OM   tr an s m its   th e   s i g n al,   w h ile  t h e  u p p er   E OM   t r an s m its   w h en   th e   b it  is   “ 0. ”   T h is   co m p le m e n ta r y   o p er atio n   en s u r es   b o th   p o l ar izatio n   s tate s   ar e  r ep r esen te d ,   en h a n cin g   d ata   tr an s m is s io n   a n d   en s u r i n g   th e   s y s te m   ca n   h an d le  d i f f er en t  b it  v alu e s   ac r o s s   b o th   c h a n n e ls   ef f icie n tl y .   T h e   p o lar ized   s ig n al s   f r o m   b o t h   p air s   o f   E O Ms  ar e  co m b in ed   u s i n g   a  p o lar izatio n   co m b in e r ,   en s u r in g   t h at  a ll   m o d u lated   s i g n a ls   ar e  ef f ec ti v el y   m er g ed .   On ce   co m b i n ed ,   th e  s i g n al s   ar e  tr an s m itted   t h r o u g h   t h e  FS O  c h an n el,   f ac i litat in g   r o b u s t  a n d   ac cu r at e  d ata  tr an s m i s s io n .   T h is   ap p r o ac h   en h a n ce s   s i g n al   i n teg r it y   b y   en s u r i n g   b o t h   p o lar izatio n   s tates   ar e  u ti lized   b ef o r e  tr an s m is s io n .   Fi g u r e  1   i llu s tr ates  t h e  e n co d er   o f   th e   b ip o lar   OC DM A   w it h   m o d i f ied   E OM   s c h e m e  u ti lize d   in   th i s   s i m u latio n .   Af ter   p ass in g   t h r o u g h   t h e  F SO   ch an n el,   t h e  o p tical  s i g n a ls   e x p er ien ce d   d ep o lar izatio n   in to   h o r izo n tal   an d   v er tical  p o lar izatio n   s ta te s .   T h ese  s ig n al s   th e n   tr av eled   th r o u g h   eit h er   th e  lo w er   o r   u p p er   p o r t  # 1   o f   th e  o p tical  cir cu lato r ,   d ep en d in g   o n   th eir   p o lar izatio n   s tate.   Fr o m   p o r t  # 2   o f   th e  cir cu lato r ,   th e  o p tical  s ig n al s   en ter ed   th e  FB G  d ec o d er ,   w h i ch   f u n ct io n ed   b ased   o n   th e  ass ig n ed   s i g n atu r e  co d e.   T h e  r ef lecte d   o p tical  s p ec tr a   w er e  d ir ec ted   to   th e  lo w er   o p tical  ad d er   th r o u g h   p o r t  # 3   o f   th e  cir cu lato r ,   w h ile  s ig n al s   tr an s m i tted   th r o u g h   th e   FB G  w er e  d ir ec ted   to   th e  u p p er   o p tical  ad d er .   Fo llo w i n g   th e  co n v er s io n   o f   o p tical  to   elec tr ical  s ig n als  u s i n g   av alan c h e  p h o to - d io d es  ( A P Ds),   a  s u b tr ac tio n   o f   th e  u p p er   an d   lo w er   s i g n al s   w as  p er f o r m ed   to   ac h iev e  b alan ce d   p h o to - d etec tio n .   Su b s eq u en tl y ,   t h e  B E R   an d   th e  q u alit y   f ac to r   ( Q - f ac to r )   w er e  ev alu ated   w ith   a  B E R   an al y ze r .   Fi g u r e  2   d is p la y s   t h e   d ec o d e r   o f   th e  b ip o lar   OC DM A   u s i n g   a  m o d i f ied   E OM   as i m p le m e n ted   in   th is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 25 :  8 5 7 - 870   860   s i m u lat io n .   Fo r   ex a m p le,   w it h   th e  W als h - H ad a m ar d   co d e  u s e d   as  th e  s ig n at u r e  co d e,   w h e n   t h e  u s er   tr an s m itted   a  b it  “ 0 ” ,   o n l y   t h e  lo w er   E O M  m o d u lated   t h e  s i g n als  to w ar d   th e  lo w er   p o lar izatio n   s p litt er ,   r esu lt in g   i n   h o r izo n tall y   p o lar ized   s ig n a ls   tr av er s i n g   t h e  F SO c h a n n el.   At  th e  r ec eiv er ,   t h ese  s i g n als  w e r e  d ep o lar ize d   in to   th e  lo w er   o p tical  cir cu lato r .   As  th e  lo w er   cir cu lato r   w a s   lin k ed   to   th e  co m p le m e n tar y   FB G,   th e  s ig n al s   p r o ce ed e d   to   th e  lo w er   A P D,   leav in g   t h e  u p p er   A P D  s i g n al - f r ee .   T h is   p r o ce s s   g en er ate d   n eg ati v e  s i g n a ls   co r r esp o n d in g   to   “ - 1 ”   in   th e   b ip o lar   s etu p .   I n   co n tr a s t,  w h en   a  b it  “ 1 ”   w a s   s e n t,  t h e  s ig n als  ap p ea r ed   in   th e   u p p er   A P D  w it h   n o   s i g n al  i n   th e  lo w er   A P D,   p r o d u cin g   p o s itiv e  s i g n als  eq u i v ale n t  to   “ +1 ”   in   t h e  b ip o lar   s ch e m e.   T h e  ap p r o ac h   w a s   e x ten d ed   to   m u l ti - u s er   s ce n ar io s   b y   ap p l y i n g   t h e  s a m e   d es ig n   m e th o d o lo g y .   I n co r p o r atin g   s ig n at u r e  co d e s   o f   len g t h   N   in to   th e  p r o p o s ed   d esig n s   r eq u ir ed   ca lcu latin g   t h e  co r r elatio n   o u tco m es,  w h er e  v ar iab les  n  an d   m   r ep r esen ted   th e  o p tical  co d e w o r d s   f o r   h o r izo n tal  an d   v er tical  p o lar izatio n   s tates,   r esp ec ti v el y ,   w h ic h   is   p r esen ted   in   ( 1 )   an d   ( 2 ) .           Fig u r e  1 .   B ip o lar   OC DM A   w i th   m o d i f ied   E OM   s c h e m e  e n c o d er        (  ) ( , ) = ∑ ( ) ( ) ( ) ( ) = 1 = {   ( + 1 ) ,   for   =   a n d  = ( + 1 ) 2 ,   for   ≠   a n d  =      0               ,             othe r wi s e                   ( 1 )      (  ) ( , ) = ∑ ( ) ( ) [ 1 − ( ) ( ) ] = 1 = {   ( + 1 ) 2 ,   for   ≠   a n d  =      0               ,             othe r w ise                   ( 2 )     T h e  p er f o r m a n ce   an al y s is   w a s   f ir s t c ar r ied   o u t i n   an   ad d iti v e   w h ite  Ga u s s ia n   n o is e  ( A W G N)   ch an n el   en v ir o n m e n t,  u s i n g   t h r ee   d if f e r en t  co d es  an d   ap p ly i n g   b o th   t h e  d u al  E OM   an d   m o d i f ied   E OM   s ch e m es.  F u r th er   s i m u lat io n s   w er e  th e n   p er f o r m ed   in   th e  A W G N  ch a n n el  to   c o m p ar e  t h e  p er f o r m a n ce   o f   ea ch   co d e  w i th i n   ea c h   s ch e m e.   A d d itio n all y ,   p er f o r m an ce   a n al y s i s   w as  co n d u cte d   u n d er   ex tr e m e  w ea th er   co n d itio n s   to   ev a lu ate  t h e   s y s te m ’ s   r esil ie n ce   an d   r eliab i lit y   i n   r ea l - w o r ld   s ce n ar io s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l         Mo d ified   elec tr o - o p tica l m o d u la to r   b a s ed   b ip o la r   o p tica l c o d e  d ivis io n   mu ltip le  …  ( E d d y  Wij a n to )   861       Fig u r e  2 .  B ip o lar   OC DM A   w i th   m o d i f ied   E OM   s c h e m e  d ec o d er       T h e  ev alu atio n   o f   t h e  p er f o r m an ce   o f   b ip o lar   OC DM A   u s i n g   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  w a s   ca r r ied   o u t  b ased   o n   th e  s i m u latio n   p ar am eter s   o u tli n ed   in   T ab le   1 .   I n   th e  s i m u la tio n ,   th r ee   S AC - OC D M A   co d es   s p ec if icall y ,   t h e  m o d if ied   M - s eq u en ce   ( MS)   co d e   [ 28] ,   w a l s h - h ad a m ar d   ( W H)   co d e,   an d   r an d o m   d iag o n al  ( R D)   co d e — w er e  u tili ze d .   T h ese  co d es  s atis f y   t h e  co r r elatio n   p r o p e r ties   d escr ib e d   in   ( 1 )   an d   ( 2 ) ,   d em o n s tr ati n g   t h eir   co m p atib ilit y   w it h   t h e  b ip o lar   OC DM A   e m p lo y in g   t h e  m o d if ied   E OM   s c h e m e.   T h e   s ig n at u r e  co d es f o r   t w o   u s er s   e m p lo y ed   in   s i m u la tio n   ar e  d etailed   in   T ab le  2 .       T ab le  1 .   Sim u latio n   p ar a m eter s   P a r a me t e r   V a l u e   G l o b a l   B i t   r a t e   1 0 e + 0 0 9   b i t s / s   S a mp l e   r a t e   6 4 0 e + 0 0 9   H z   N u mb e r   o f   sam p l e s   4 0 9 6   C W   l a se r   L i n e w i d t h   1 0   M H z   P o w e r   0   d B m   A z i mu t h   4 5   d e g   W a v e l e n g t h   1 5 4 6 … 1 5 6 0   n m ( 1 … 8 )   M a c h - Z e h n d e r   mo d u l a t o r   Ex t i n c t i o n   r a t i o   3 0   d B   S y mm e t r y   f a c t o r   - 1   U n i f o r m F B G   B a n d w i d t h   1 2 5   G H z   R e f l e c t i v i t y   0 . 9 9   N o i se   t h r e sh o l d   − 1 0 0   d B   A v a l a n c h e   p h o t o d e t e c t o r   G a i n   3   R e sp o n s i v i t y   1   A / W   I o n i z a t i o n   r a t i o   0 . 9   D a r k   c u r r e n t   1 0   n A   S a mp l e   r a t e   5 * ( samp l e   r a t e )   T h e r mal   p o w e r   d e n si t y   1 0 0 e - 0 2 4   W / H z   F S O   c h a n n e l   R a n g e   50 – 5 0 0   m   T r a n smit t e r   a p e r t u r e   d i a me t e r   5   c m   R e c e i v e r   a p e r t u r e   d i a me t e r   2 0   c m   B e a m d i v e r g e n c e   2   mr a d       T ab le  2 .  Sig n at u r e  co d es   C o d e   S i g n a t u r e   c o d e   M o d i f i e d   M - S e q u e n c e   [ 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 ]   W a l sh - H a d a mar d   [ 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 ]   RD   [ 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 25 :  8 5 7 - 870   862   T h e  ass ess m e n t  w as  b ased   o n   ev alu at in g   t h e  B E R   an d   th e  Q - f ac to r   o f   th e  s y s te m .   T h e  B E R   ca n   b e   ca lcu lated   u s i n g   t h e  f o r m u la  g iv en   i n   [ 3 0 ] .      = 1 2  ( √  2 )       ( 3 )     w h er e  S N R   r ep r esen t s   t h e  s i g n al - to - n o is e  r atio   o f   th e   p r o p o s ed   s y s te m ,   a n d   s i g n if ie s   t h e  c o m p le m e n tar y   er r o r   f u n ctio n   o v er   ti m e,   w h ic h   ca n   b e  ca lcu lated   as  ( 4 )   [ 3 1 ] :      = 2 √ ∫  ( − 2 )  ∞     ( 4 )     I n   th is   s i m u latio n ,   to   s i m p li f y   t h e  an al y s i s ,   w e  u ti lized   th e  m i n i m u m   lo g ar it h m   o f   th e  B E R ,   w h ic h   ca n   b e  o b tain ed   as o u tli n ed   in   r ef er e n ce   [ 3 2 ] .     {  (  ) } =  10      ( 5 )     T h e  co r r elatio n   b etw ee n   th e  B E R   an d   Q - f ac to r   ca n   b e  co m p u ted   as d escr ib ed   in   r ef er en ce s   [ 3 3 ] ,   [ 3 4 ] .      = 1 2  ( √ 2 )     ( 6 )       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  s i m u latio n   e m p lo y ed   Op ti S y s te m   v er s io n   1 0 ,   a  r esp ec te d   o p tical  s y s te m   ap p licatio n .   I t  ev alu ated   th e  e f f ec t iv e n es s   o f   t h e  p r o p o s ed   m o d if ied   E OM   s ch e m e  i n   co m p ar is o n   w it h   t h e  e x is ti n g   d u al  E OM   s c h e m e.   T h is   ass ess m e n t  w as  co n d u cte d   u s in g   th e  co n f ig u r atio n s   s h o w n   i n   Fi g u r e s   1   an d   2 ,   f o cu s in g   s p ec if ical l y   o n   a   m u lti - u s er   s ce n ar io .   Fig u r e   3 ( a)   p r esen t  o u tp u t  d ata   in   th e  co n tex t  o f   th e  d u al  E O M  s ch e m e,   u t ilizi n g   t h e  W als h - Had a m ar d   co d e  f o r   a   s in g le  u s er .   T h e  co r r esp o n d in g   r ec eiv ed   s i g n als ill u s tr ate  a m p l itu d e   v ar iatio n s   with i n   th e  m icr o   a. u .   r an g e,   p r o v id in g   in s i g h t  i n to   th e  p er f o r m an ce   c h ar ac ter is t ics  o f   th e  d u a l  E OM   co n f i g u r atio n .   T h e  s ig n al   w a v e f o r m   d e m o n s tr ates  a  r el ativ el y   lo w er   i n te n s i t y ,   w h ic h   m a y   i m p ac t  t h e  s y s te m ’ s   r o b u s t n es s   i n   ter m s   o f   B E R   an d   Q - Fac to r ,   p ar ticu lar l y   in   ch alle n g i n g   tr an s m is s i o n   en v ir o n m e n t s .   Fig u r e   3 ( b )   s i m ilar l y   ill u s tr ate   o u tp u t  d ata  w h ic h   is   o b tain ed   u n d er   th e  m o d i f ied   E OM   s c h e m e,   also   e m p lo y i n g   th e  W als h - Had a m ar d   co d e  f o r   a  s in g le  u s er .   Un li k e  th e  d u al   E OM   co n f ig u r at io n ,   th e  r ec e iv ed   s ig n als  i n   th is   s c h e m e  ex h ib it  s i g n i f ican tl y   h ig h er   a m p lit u d e  v alu e s ,   m e asu r ed   w it h i n   th e  h u n d r ed - m icr o   a. u .   r an g e.   T h e  in cr ea s ed   s ig n al  in te n s it y   in d icate s   a  m o r e  ef f icie n t  s i g n al  tr a n s m is s io n   p r o ce s s ,   r ed u cin g   th e  li k eli h o o d   o f   s ig n al  d eg r ad atio n   an d  en h a n ci n g   o v er all  s y s te m   p er f o r m a n ce   i n   ter m s   o f   s i g n al  cla r it y   an d   r eliab ilit y .   T h e  m o d i f ied   E OM   s c h e m e  g en er ates  a  s tr o n g er   o u tp u t  s i g n al  co m p ar ed   to   th e  d u al  E O M  s ch e m e.   T h is   en h an ce d   s i g n al   in ten s it y   s u g g est s   t h at  t h e  m o d if ied   E OM   co n f ig u r atio n   o f f er s   s u p e r io r   p er f o r m a n ce   i n   B E R   an d   Q - Facto r ,   as  a   h i g h er   s ig n al  a m p lit u d e  g e n er all y   r esu lt s   i n   b etter   r esil ie n ce   a g a in s t   n o i s e,   r ed u ce d   s ig n al  d is to r tio n ,   an d   i m p r o v ed   d etec tio n   ac cu r ac y   at  t h e   r ec eiv er .   T h e  m o d if ied   E OM   ap p r o a ch   h o ld s   s ig n i f ica n t  ad v an tag e s   f o r   OW C   an d   FS O  s y s te m s ,   p ar ticu lar l y   in   e n v ir o n m e n t s   w h er e  s i g n al  atte n u atio n   a n d   in ter f er e n ce   p o s e  ch alle n g es t o   m ai n tai n i n g   h i g h   tr an s m i s s i o n   q u alit y .   Fu r t h er m o r e,   th e  o b s er v ed   d if f er en ce s   i n   s i g n a l  in te n s i t y   u n d er s co r e  th e  m o d if ied   E OM   s ch e m e ’ s  p o ten tial  f o r   h ig h er   s y s te m   ef f icien c y   an d   s ca lab ilit y .   T h e  in cr ea s ed   a m p lit u d e  o f   t h e  r ec ei v ed   s i g n al s   s u g g e s ts   th at  t h is   s ch e m e  ca n   m ain tain   s tab le  p er f o r m an ce   o v er   lo n g er   d is tan ce s ,   m a k i n g   it  a  p r o m is in g   s o l u tio n   f o r   ap p licatio n s   r eq u ir i n g   h i g h - s p ee d ,   l o n g - r a n g e  o p tical  co m m u n ica tio n .   T h e  W als h - Had a m a r d   co d e,   k n o w n   f o r   its   o r th o g o n alit y   a n d   ab ilit y   t o   m i n i m ize  M A I ,   f u r th er   co m p le m e n t s   t h e  ad v a n ta g es   o f   th e  m o d if ied   E OM   s ch e m e  b y   en s u r i n g   ef f icie n t  s p ec tr al  u tili za tio n   an d   en h an ce d   s ig n al  i n te g r it y .   O v er a ll,  th e  co m p ar is o n   o f   Fig u r es  3 ( a)   an d   3 ( b )   d em o n s t r ate  th at  th e  m o d if ied   E OM   s c h e m e  n o t  o n l y   ac h iev e s   g r ea te r   s ig n al  a m p li tu d e   b u t  also   i m p r o v es  s i g n al   r o b u s tn e s s   a n d   q u ali t y ,   co n tr ib u ti n g   to   lo w er   B E R   a n d   h i g h er   Q - Facto r .   T h is   m a k e s   it  a  m o r e  v iab le  a n d   ef f icie n t  ch o ice  f o r   n ex t - g e n er atio n   o p tical  n et w o r k s ,   i n cl u d in g   6 G  an d   b e y o n d ,   w h er e   h ig h   d ata  r ates,  lo w - laten c y   co m m u n icatio n ,   an d   r esil ie n ce   a g ain s t e x ter n al  d is tu r b an ce s   ar e  cr u cial.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l         Mo d ified   elec tr o - o p tica l m o d u la to r   b a s ed   b ip o la r   o p tica l c o d e  d ivis io n   mu ltip le  …  ( E d d y  Wij a n to )   863       ( a)   ( b )     Fig u r e  3 .   Ou tp u t o f   th e  b ip o lar   OC DM A   u tili zi n g   co n f ig u r ati o n   o f   ( a)   d u al  E OM   an d   ( b )   m o d if ied   E OM       T h e  ef f ec t iv e n es s   o f   t h e  M A I   r ed u ct io n   f ea t u r e  w as   ev alu ated   u n d er   i n co m p atib le  co n d itio n s .   Sp ec if icall y ,   a n   i n co m p atib le  d ec o d er   w a s   e m p lo y ed   w it h   t h e  e n co d er   in   t h e  co n tex t  o f   t h e  m o d i f ied   E O M   s ch e m e.   T h is   s ch e m e  u til ized   s ig n at u r e   c o d e s   f r o m   th e   W a ls h - H a d am a r d   s e t :   ( 1 0 1 0 )   f o r   u s e r   # 1   a n d   ( 1 1 0 0 )   f o r   u s e r   # 4 .   F i g u r e   4   d i s p l ay s   th e   o u t p u t   o b s e r v e d   a f t e r   d e t e c ti o n   in   i n s t an ce s   w h e r e   an   i n c o m p a t i b l e   d e c o d e r   w as  em p l o y e d   an d   b it   “ 0 ”   w a s   t r an s m it t e d .   A d d i t i o n a lly ,   a   m in o r   n o i s e - f l o o r   s ig n a l   w a s   d e t e c te d   d u e   t o   th e   im p e r f e ct  f il t e r in g   o f   th e   F B G   d e c o d e r .   T h es e   r e s u l t s   p r o o f   th e   MA I   c an c e l l a ti o n   f ea tu r e   o f   th e   p r o p o s ed   s ch e m e.           Fig u r e  4 .  Ou tp u t o f   b ip o lar   O C DM A   w it h   m o d i f ied   E OM   s ch e m e  f o r   in co m p at ib le  co n d it io n       Fu r t h er   s i m u latio n   in v o lv ed   th e  ap p licatio n   o f   a  m u lti - u s er   b ip o lar   OC DM A   u tili zi n g   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  ac r o s s   v ar io u s   S A C   co d es  u n d er   A W GN   ch an n el   co n d itio n s   f o r   n o r m al   a n d   ex tr e m e  w ea t h er   co n d itio n .   P e r f o r m a n ce   ev a lu a tio n   w as   co n d u c ted ,   p r esen ti n g   r es u lts   i n   ter m s   o f   t h e  m in i m u m   lo g ar it h m   o f   th e   B E R   an d   t h e  m ax i m u m   Q - f ac to r .   Fig u r e  5   i llu s tr ates  th e  p e r f o r m an ce   o f   t h e  p r o p o s ed   m o d if ied   E OM   b ased   OC DM A   s y s te m   in   a n   A W GN  ch an n el  u n d er   n o r m a l  an d   ex tr e m e  w ea t h er   co n d itio n   u s in g   t h r ee   d if f er en t   co d es.  E x a m i n in g   F ig u r e  5 ( a) ,   W H  an d   R D  co d es e x h ib it th e   b est p er f o r m a n ce   w it h   t h e  lo w e s t  m in i m u m   L o g   o f   B E R ,   w h er ea s   Mo d if ied   MS  co d es  p e r f o r m   t h e  w ea k est.  A t  a  tr an s m i s s io n   r an g e  o f   5 0 0   m eter s ,   W H  co d es   ac h iev e  a  1 0 . 2 1 %  lo w er   B E R   th an   R D  co d es  an d   1 6 . 1 5 %  l o w er   B E R   th a n   Mo d if ied   MS   co d es,  co n f ir m i n g   th eir   s u p er io r   ef f icie n c y   i n   an   A W GN  en v ir o n m e n t.  T h e  m i n i m u m   L o g   o f   B E R   u n d e r   ex tr e m e  w ea t h er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 25 :  8 5 7 - 870   864   co n d itio n s   s h o w s   n o tab le  p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n   ac r o s s   all  co d es.  W H  an d   R D  c o d es  s u s tain   r elativ el y   lo w e r   B E R   v alu e s   co m p ar ed   to   Mo d if ied   MS,   w h ic h   ex p er ien ce s   th e  h ig h e s t  d eg r ad atio n .   Un d er   h ea v y   f o g   co n d itio n s ,   R D  co d es  ex h ib it   a  9 . 0 8 %  h ig h er   B E R   co m p a r ed   to   W H  co d es,   w h ile  Mo d if ied   MS  s u f f er s   a   1 6 . 3 0 %   in cr ea s e  in   B E R   d eg r ad a tio n .   Me an w h ile,   Fi g u r e  5 ( b )   illu s tr ates  t h e  m a x i m u m   Q - Facto r   ac h iev ed   u s i n g   t h e  m o d i f ied   E OM   s c h e m e.   W H  co d es  lead   w it h   a   7 . 3 2 %  Q - Facto r   i m p r o v e m e n t   o v er   R D  co d es  a n d   9 . 3 6 %  o v er   Mo d if ied   MS  co d es.  As  t h e  tr an s m is s io n   d is ta n ce   i n cr ea s es,  W H  co n tin u e s   to   o u tp er f o r m   R D,   d em o n s tr ati n g   it s   r esi lien ce   i n   m ai n tai n i n g   s i g n al  i n te g r it y .   T h ese  r esu lt s   co n f ir m   t h at   W H  co d es  co n s i s te n tl y   d eliv er   t h e  m o s t  r eliab le  p e r f o r m an ce ,   w h ile  Mo d if ied   MS  s tr u g g le s   t h e  m o s t   u n d e r   s tan d ar d   A W GN   co n d itio n s .   T h e  m ax i m u m   Q - Facto r   in   ex tr e m e  w ea t h er   co n d itio n s   r ein f o r ce s   t h ese  o b s er v atio n s .   W H  co d es  ac h iev e  th e  h i g h e s t  Q - Facto r ,   m ai n tai n in g   a  4 . 9 4 %  ad v an ta g e  o v er   R D  an d   9 . 3 4 %  o v er   Mo d if ied   MS  at  lo n g er   tr an s m is s io n   d is ta n ce s .   Ov er   ex ten d ed   r an g es,  W H  r e m ai n s   t h e  m o s t  r o b u s t  ag ai n s t  e n v ir o n m en tal  d is r u p tio n s ,   co n f ir m i n g   i ts   r eliab ilit y   f o r   c h alle n g i n g   w ea t h er   s ce n ar io s .   I n   co n tr ast,  Mo d if ied   MS  p r o v es  to   b e  th e  least   s tab le,   ex h ib itin g   s u b s ta n tial p er f o r m an ce   lo s s es o f   u p   to   2 0 . 0 0 % in   ex tr e m e  co n d itio n s .           ( a)   ( b )     Fig u r e  5 .  P er f o r m a n ce   an al y s i s   o f   b ip o lar   OC DM A   w it h   a  m o d if ied   E OM   co n f i g u r atio n   i n   an   A W GN  ch an n el  u n d er   n o r m a l a n d   ex tr e m e  w ea t h er   co n d itio n :   ( a)   m i n .   lo g   o f   B E R   a n d   (b )   m a x .   Q - f ac to r       I n   th e   f in a l   s im u la t i o n ,   th e   p er f o r m an c e   o f   e a ch   c o d e   w as   c o m p a r e d   u s i n g   b o th   th e   d u a l  E O M   an d   m o d if i e d   E O M   s ch em es   u n d e r   A W G N   ch an n e l   c o n d it i o n s   f o r   n o r m a l   an d   ex t r em e   w ea th e r   c o n d i ti o n .   F ig u r e   6 ( a )   c o m p a r es   t h e   p e r f o r m an c e   o f   W H   c o d e s   i n   b o t h   th e   d u a l   E O M   a n d   m o d i f i e d   E O M   s ch em es   u n d e r   A W G N  c o n d i ti o n s .   I t  i s   e v id en t   t h at  t h e  m o d if ied   E O M  s c h e m e  s ig n if ica n tl y   o u tp er f o r m s   th e   d u al  E OM   s c h e m e.   T h e   m i n i m u m   L o g   o f   B E R   f o r   W H  co d es  in   th e  m o d if ied   E OM   s ch e m e  is   6 1 . 3 7 %  lo w er   th an   in   th e  d u al  E OM   s ch e m e  at  a  r an g e  o f   5 0 0   m ete r s .   T h is   in d icate s   a  s u b s ta n tia l  i m p r o v e m en t  i n   s ig n al  q u ali t y   an d   ef f ic ien c y   w i t h   th e  m o d i f ied   E OM   tec h n iq u e.   W h en   e v alu a tin g   p er f o r m a n ce   u n d er   ex tr e m e  w ea t h er   co n d it io n s   f o r   W H  co d es,   th e  m o d i f ied   E OM   s c h e m e  ag ain   d e m o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m an ce .   T h e  m in i m u m   L o g   o f   B E R   in   th e   m o d i f ied   E OM   s c h e m e  i s   5 4 . 5 8 %  lo w er   co m p ar ed   to   th e   d u a l  E OM   s c h e m e  u n d er   ex tr e m e  w ea t h er   co n d it io n s .   T h i s   s h o w s   th a t   th e   m o d if i e d   E O M   s y s t em   i s   b e tt e r   e q u i p p e d   t o   h an d l e   en v i r o n m en t a l   d is tu r b a n c es .   F ig u r e   6 ( b )   f u r th e r   em p h as i z es   th is   a d v an ta g e ,   as   th e   m ax im u m   Q - Fa c t o r   f o r   W H   c o d es   in   th e   m o d if ie d   E O M   s c h em e   is   1 0 0 . 3 8 %   h ig h e r   th an   th at   a ch ie v e d   w ith   th e   d u al   E O M   s ch em e   u n d e r   n o r m a l   w ea th e r   c o n d i t i o n s .   T h ese  r es u lt s   d em o n s tr ate  t h e  s u p er io r it y   o f   th e  m o d if ied   E OM   s c h e m e  i n   en h an c in g   s i g n al  i n te g r it y   a n d   r ed u cin g   in ter f er e n ce .   T h e  m a x i m u m   Q - Fa cto r   also   co n f ir m s   th at  t h e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  o u tp er f o r m s   t h e  d u al  E OM   s ch e m e  b y   1 2 8 . 8 8 %  in   ex tr e m e  w ea t h er .   T h is   h i g h lig h t s   th e  en h a n ce d   r o b u s t n ess   o f   th e  m o d if ied   E OM   s y s te m ,   m ak in g   i t  m o r e  r el iab le  f o r   h i g h - ca p ac it y   FS O  n et w o r k s ,   p ar ticu lar l y   i n   r ea l - w o r ld   ap p licatio n s   w it h   ch alle n g i n g   w ea t h er   co n d itio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l         Mo d ified   elec tr o - o p tica l m o d u la to r   b a s ed   b ip o la r   o p tica l c o d e  d ivis io n   mu ltip le  …  ( E d d y  Wij a n to )   865       ( a)   ( b )     Fig u r e  6 .  P er f o r m a n ce   co m p ar atio n   o f   b ip o lar   OC DM A   w it h   d u al  E OM   an d   m o d if ied   E OM   s ch e m e  in   A W GN  c h an n el  u n d er   n o r m al   an d   ex tr e m e  w ea th er   co n d itio n   f o r   W H  co d es :   ( a)   m i n .   lo g   o f   B E R   an d     ( b )   m ax .   Q - f ac to r       I n   Fi g u r e  7 ( a) ,   w h ic h   co m p ar es  th e   p er f o r m a n ce   o f   R D  co d es  in   b o th   th e  d u al  E OM   a n d   m o d if ied   E OM   s ch e m es  u n d er   A W GN  co n d itio n s ,   t h e  m o d if ied   E OM   s ch e m e  d e m o n s tr ates  s i g n i f ica n t  i m p r o v e m e n t.   T h e  m i n i m u m   L o g   o f   B E R   f o r   R D  co d es  in   th e  m o d if ied   E O M  s ch e m e  is   5 1 . 1 3 %  lo w er   th an   in   t h e  d u al  E OM   s ch e m e  at  a  tr an s m is s io n   r an g e  o f   5 0 0   m eter s ,   i n d icati n g   b e tter   n o is e  r esil ie n ce   a n d   in ter f er en ce   s u p p r ess io n .   Fo r   R D  co d es  u n d er   ex tr e m e  w ea t h er   co n d itio n s ,   t h e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  m ai n tai n s   it s   ad v an tag e  d esp ite   in cr ea s ed   at m o s p h er ic  d is tu r b an ce s .   T h e  m in i m u m   L o g   o f   B E R   in   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  is   7 2 . 7 4 %  lo w er   th an   i n   t h e  d u al   E OM   s c h e m e  u n d er   e x tr e m e   w ea t h er   co n d iti o n s ,   p r o v in g   its   r o b u s tn e s s   in   h ar s h   en v ir o n m e n ts .   Me an w h ile,   Fi g u r e  7 ( b )   s h o w s   th at  t h e  m a x i m u m   Q - Facto r   f o r   R D  co d es  in   th e  m o d if ie d   E OM   s ch e m e  is   2 3 . 4 0 %   h ig h er   th a n   in   th e  d u al  E OM   s ch e m e,   r ein f o r cin g   th e  en h an ce d   s i g n al  q u alit y   ac h iev ed   w it h   th i s   m et h o d .   T h ese  f i n d in g s   co n f ir m   t h at  R D  co d es  b en e f it   s i g n i f ica n tl y   f r o m   t h e  m o d i f ie d   E O M  s ch e m e,   lead i n g   to   b etter   o v er all  s y s te m   p er f o r m an ce   i n   an   A W GN  c h an n e l.  Fo r   th e  m a x i m u m   Q - Facto r   p er f o r m a n ce ,   R D   co d es  in   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  ac h ie v e  a  4 1 . 7 4 %  h ig h er   Q - Facto r   co m p ar ed   to   th e  d u al  E OM   s ch e m e.   T h is   s i g n i f ica n t  i m p r o v e m en t   s u g g est s   t h at  t h e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  e n s u r es  b etter   s ig n al  i n te g r it y   an d   s tab ilit y   e v en   u n d er   ad v er s e  w ea th er   co n d itio n s ,   m a k i n g   it  m o r e  s u itab le  f o r   p r ac tical  d ep l o y m e n t  i n   r ea l - w o r l d   FS O  co m m u n icatio n   s y s te m s .           ( a)   ( b )     Fig u r e  7 .  P er f o r m a n ce   co m p ar atio n   o f   b ip o lar   OC DM A   w it h   d u al  E OM   an d   m o d if ied   E OM   s ch e m e  in   A W GN  c h an n el  u n d er   n o r m al   an d   ex tr e m e  w ea th er   co n d itio n   f o r   R D  co d es :   ( a)   m i n .   lo g   o f   B E R   an d     ( b )   m ax .   Q - f ac to r       A   clo s er   lo o k   at  F ig u r e  8 ( a)   r ev ea ls   t h at  t h e  m o d i f ied   M - s e q u en ce   ( MS)   co d es  b en ef it  s i g n i f ica n tl y   f r o m   t h e  m o d if ied   E OM   s ch e m e  i n   A W GN  co n d itio n s .   T h e  r esu lt s   i n d icate   a  1 3 1 . 4 1 %  lo w er   m i n i m u m   L o g   o f   B E R   co m p ar ed   to   th e  d u al  E OM   s ch e m e  at  a  5 0 0 - m eter   t r an s m is s io n   r a n g e,   d e m o n s tr a tin g   s u p er io r   n o is e   s u p p r ess io n .   Un d er   e x tr e m e   w ea t h er   co n d itio n s ,   p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n   b ec o m es  m o r e  ev id en t,  b u t  t h e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E l  C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 25 :  8 5 7 - 870   866   m o d i f ied   E OM   s ch e m e  m a in tain s   a  1 6 4 . 4 5 %  lo w er   B E R   th an   th e  d u al  E OM   s c h e m e   d esp ite  in cr ea s ed   at m o s p h er ic  d is t u r b an ce s .   T h is   i m p r o v e m e n t  in d icate s   a  h ig h er   r esil ien ce   to   en v ir o n m e n tal  v ar ia tio n s .   Me an w h ile,   F ig u r e  8 ( b )   p r esen ts   a  5 3 . 6 6 %  i m p r o v e m en t   in   t h e  m a x i m u m   Q - Facto r ,   co n f ir m i n g   en h a n ce d   s ig n al  clar it y   an d   r eliab ilit y   wh en   u s i n g   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e.   T h ese  f in d in g s   h ig h li g h t  t h e  ad v an ta g es   o f   t h e  m o d i f ied   E OM   ap p r o ac h   i n   i m p r o v i n g   th e   p er f o r m an ce   o f   Mo d if ied   MS   co d es  i n   s ta n d ar d   FS O   en v ir o n m e n t s .   T h e  m a x i m u m   Q - Facto r   i n   ex tr e m e  w ea t h er   r e m ain s   7 5 . 5 8 %  h ig h er   f o r   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e,   r ein f o r cin g   i ts   ab ilit y   to   s u s ta in   s i g n a l  i n teg r it y   e v en   u n d er   ch alle n g i n g   co n d it io n s .   T h ese  r es u lt s   co n f ir m   t h at  t h e  m o d i f ied   E O M - b ased   b ip o lar   OC DM A   s y s t e m   is   b etter   s u ited   f o r   r ea l - w o r ld   FS O  ap p licatio n s ,   en s u r in g   r eliab le  co m m u n icat i o n   ac r o s s   v ar y in g   o p er atio n al  en v ir o n m e n t s .           ( a)   ( b )     Fig u r e  8 .  P er f o r m a n ce   co m p ar atio n   o f   b ip o lar   OC DM A   w it h   d u al  E OM   an d   m o d if ied   E OM   s ch e m e  in   A W GN  c h an n el  u n d er   n o r m al   an d   ex tr e m e  w ea th er   co n d itio n   f o r   Mo d if ied   MS  co d es :   ( a)   m i n .   lo g   o f   B E R   an d   ( b )   m a x .   Q - f ac to r       I n   b ip o lar   OC DM A   s y s te m s ,   t h e  an al y s i s   o f   e y e  d ia g r a m s   s er v es  as  a  cr itical  m ea n s   o f   ass e s s in g   s i g n al   q u alit y   a n d   i n teg r it y   [ 3 5 ] .   C o m p ar i n g   t h e  p er f o r m a n ce   o f   t h e  e y e  d ia g r a m s   b et w ee n   s y s t e m s   e m p lo y i n g   t h e   m o d i f ied   E OM   s c h e m e  an d   th o s e  u s in g   t h e  d u al  E OM   s c h e m e  r e v ea ls   s i g n i f ica n t  ad v an ta g es  f o r   t h e  f o r m er .   T h e  s u p er io r ity   o f   t h e  m o d if ie d   E OM   s ch e m e  s te m s   f r o m   its   ab ilit y   to   tr an s m it  s i g n al s   co r r esp o n d in g   to   b o th   ch ip s   “ 0 ”   an d   “ 1 ”   w it h i n   th e   s ig n at u r e  co d e,   th er eb y   o f f er in g   a  m o r e  co m p r eh en s i v e  r ep r esen tatio n   o f   th e   tr an s m itted   d ata.   I n   co n tr ast,  t h e  d u al  E OM   s c h e m e  e x cl u s i v el y   tr an s m its   s i g n als co r r esp o n d in g   to   ch ip   “ 1 ”   in   th e  s ig n at u r e  co d e,   lea d in g   to   a  less   n u a n ce d   d ep ictio n   in   th e  ey e  d iag r a m .   A s   a  r esu lt,  th e   ey e  d iag r a m   i n   th e   m o d i f ied   E OM   s ch e m e  e x h ib its   clea r er   an d   m o r e  d is t in ct  e y e  o p en in g s ,   i n d icatin g   e n h an c ed   s ig n al  clar it y   an d   r ed u ce d   d is to r tio n .   T h is   i m p r o v e m e n t  i s   ill u s tr ated   in   F ig u r e   9 ,   w h er e  Fi g u r e  9 ( a)   s h o w s   t h e  e y e  d iag r a m   f o r   th e  d u al  E OM   co n f i g u r atio n   an d   Fig u r e  9 ( b )   p r esen ts   th e  e y e  d iag r a m   f o r   th e  m o d if ied   E OM   s ch e m e.   T h is   clar it y   tr an s lates  i n to   i m p r o v ed   s y s te m   p er f o r m a n ce   m etr i cs  s u c h   as  r ed u ce d   B E R   an d   h ig h er   Q - f ac to r .   C o n s eq u en tl y ,   i n   b ip o lar   OC DM A   s y s te m s ,   th e  u s e  o f   th e  m o d i f ied   E OM   s ch e m e  p r o v es  s u p er io r   to   th e  d u al  E OM   s ch e m e,   en s u r i n g   m o r e  r eliab le  an d   ef f icien t c o m m u n icatio n   n et w o r k s .           ( a)   ( b )     Fig u r e  9 .  E y e  d ia g r a m   o f   b ip o lar   OC DM A :   ( a)   d u al  E OM   a n d   ( b )   m o d if ied   E OM   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.