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雪崩光电二极管在波长/时间光码分多址中的高性能表现

DOI：10.2139/ssrn.2912061 期刊：SSRN Electronic Journal 出版年份：2016 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 为了在提高数据速率和传输距离的同时增加用户数量，并降低多址干扰（MAI）和相位诱导强度噪声（PIIN）的影响，本研究提出在二维光码分多址（2-D OCDMA）系统中采用雪崩光电二极管（APD）。由于APD具有固有增益，能在信号进入下一处理阶段前放大接收信号，从而提升系统信噪比（SNR），其灵敏度高于正-本征-负（PIN）光电二极管。本研究分析了不同增益APD性能对可实现的系统容量改进情况，包括波长/时间改进型双权重（MDW）码的基数、误码率（BER）及噪声干扰等参数。通过MATLAB软件进行理论计算，研究APD增益对概率密度函数（PDF）和SNR性能的影响。结果表明：在1.25 Gbps数据速率下，相比采用PIN的二维MDW码，APD方案使系统基数提升了95.45%。当使用增益为5的APD时，500个活跃用户的接收功率Psr=-14 dBm；而PIN方案在有效接收功率为5 dBm时，500个用户的误码率底限为10^-9。仿真显示APD较PIN光电二极管能显著提升长距离传输和高数据速率的性能（通过Optiwave 11.0软件模拟真实环境验证）。该系统可支持更多用户接入、实现更低误码率和更大数据传输速率。
作者： Israa Sh. Ahmed，S. A. Aljunid，C. B. M. Rashidi，Layth A. Al dulaimi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过利用雪崩光电二极管（APD）在二维光码分多址（2-D OCDMA）系统中，既能增加用户数量、提升数据速率和传输距离，又能降低多址干扰（MAI）和相位诱导强度噪声（PIIN）的影响。

研究成果

与PIN光电探测器相比，在622Mbps数据比特率下，所提网络基数基于APD增加了63.2%，在1.25Gbps数据比特率下增加了95.45%。使用增益=5的APD时，500个活跃用户的Psr=-14dBm，而PIN为5dBm。在1.25Gbps数据比特率下，使用APD光电探测器时Psr=-6。通过延长光谱码长来增加码长和码尺寸并不能改善BER性能，因为光谱长度的增加会导致功率分散在长光谱长度上，并分别增加电噪声带宽。通过增加时间码长，可以进一步增加和优化2-D MDW码尺寸以保持低BER。APD是功率损耗或热噪声受限系统的可行解决方案。

研究不足

该研究的局限性在于APD和PIN光电二极管的技术约束、仿真环境的准确性以及系统性能存在的优化潜力。

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