performance evaluation of pin+oa and apd receivers in multi-wavelength cdma and wacdma networks

12
Performance evaluation of PIN OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks Anand Srivastava 1 , Subrat Kar, Virander K. Jain * Department of Electrical Engineering, Indian Institute of Technology, Delhi, New Delhi 110016, India Received 15 September 2000; received in revised form 9 February 2001; accepted 9 February 2001 Abstract In this paper, the performance of multi-wavelength optical orthogonal code division multiple access MWOCDMA) communication network and hybrid wavelength code division multiple access WaCDMA) network are investigated. In both the networks, transmitted signal is coupled into a dispersion shifted ®ber DSF) which in turn is coupled to either a PIN OA or an APD receiver. The expression for probability of error for the above receiver con®gurations in MWOCDMA and WaCDMA networks are derived taking into consideration various sources of receiver noise, mul- tiple user interference and four wave mixing FWM) eects. It is observed that for a given number of users, MWOCDMA networks with PIN OA receiver and WaCDMA networks with APD receiver are preferred to achieve a required performance. Further, the former give improved performance as compared to the latter with the level of improvement depending upon the number of users for which the network is to be designed. This is valid for all values of link loss. However, at higher values of link loss, FWM eect becomes dominant since the transmitted power is high and it leads to a smaller range of input transmitted power levels for a given number of users and performance require- ment. Ó 2001 Published by Elsevier Science B.V. Keywords: Multi-wavelength optical code division multiple access; Wavelength code division multiple access; Optical ampli®er; Multiple user interference; Four wave mixing 1. Introduction The speed at which an electrical signal can modulate an optical carrier is limited by the tech- nological considerations. Therefore, to fully ex- plore the enormous bandwidth available with the optical ®ber, optical multiplexing techniques are to be used. There are three multiplexing tech- niques: optical time division multiple access OT- DMA), dense wavelength division multiple access DWDMA) and optical code division multiple access OCDMA). In DWDMA and OTDMA approaches, signal bandwidth and time are re- spectively partitioned into slots and allocated to dierent users. The users can transmit their infor- mation in the earmarked slot only. In contrast to this, in OCDMA no such partitioning is done in either of the domains and a user can transmit the information in the entire signal bandwidth and 1 May 2001 Optics Communications 191 2001) 55±66 www.elsevier.com/locate/optcom * Corresponding author. Fax: +91-11-658-1606. E-mail addresses: [email protected] A. Srivastava), su- [email protected] S. Kar), [email protected] V.K. Jain). 1 Address: Centre for Development of Telematics, 39 Main Pusa Road, New Delhi 110005, India. Fax: +91-11-572-8758. 0030-4018/01/$ - see front matter Ó 2001 Published by Elsevier Science B.V. PII:S0030-401801)01105-1

Upload: anand-srivastava

Post on 02-Jul-2016

213 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

���������� ����� ��� �� ��� � �� ��� ��� ������� ����� ��������� � ���� ��� ������ �� �����

����� ����� �� � ��!�� "�� #������� "$ %��� &

���������� ��� ��� �� ������������ ������ ��������� �� ������ ������ ��� ����� ������� �����

'����� �( ��) ��!�� *+++, ������ �� ������ ���� - .�!����/ *++�, ��) �� - .�!����/ *++�

��������

�� ��� )�)�� �� )��������� �� ��� ��������� � �) ��� �� ������� ��� ������� ��� �)�� ���� 0�������1

������� ��� �� ���� ��� �/!��� ������� � ��� ������� ��� �)�� ���� 0������1 �� ���� ��� ���� ��� ��$ ��

!� � �� �� ����� ������ �� ������ �� ��)��� �� � � ���)������ ���� �� 2!�� 0��.1 ���� �� ��� �� ��)��� � �� ��� �

��� � �� �� �� ��� ������$ 3�� �4)������� ��� )��!�!��� / �� ����� ��� �� �!�� ������ ��2���� ���� ��

������� ��� ������ �� ����� ��� ������ ����� �� � �������� ��� ������ ������ �� ������ ����� ����

�)�� ���� �� �������� ��� ���� ��� ��4��� 0.��1 �5� �$ � �� �!����� �� ��� � ���� ���!�� �� �����

������� �� ����� �� � ��� � �� ������ ��� ������ �� ����� �� � ��� ������ ��� )�������� � ����� �

��6����� )���������$ .�� ��� �� ������ ��� ��)���� )��������� �� ��)���� � �� �� �� �� � �� ���� ��

��)������ ��)������ �)�� �� ���!�� �� ����� ��� ���� �� �� ���� �� � !� ��������$ 3��� �� ���� ��� ��� ����� ��

���� ����$ 7����� � ������ ����� �� ���� ���� .�� �5� !����� ������� ���� �� ������ �� )���� �� ���� ���

� ����� � � ������� ����� �� ��)� ������ �� )���� ����� ��� � ���� ���!�� �� ����� ��� )��������� ��6�����

��� $ � *++� ��!������ !/ 8������ ����� 9$#$

�������� ��� ��������� � �) ��� ��� ������� ��� �)�� ����, ������� � ��� ������� ��� �)�� ����, �) ��� ��)��2��,

��� �)�� ���� �� ��������, .��� ��� ��4���

� ���� ������

3�� �)��� � ���� �� ��� ���� ������ �������� � �� �) ��� ������ �� ���� �� !/ �� ����������� �������� ����$ 3�������� � ����/ �4�)���� �� �������� !������ � �����!�� �� � ��

�) ��� 2!�� �) ��� ��� �)��4��� ����6��� ��� � !� ����$ 3���� ��� ���� ��� �)��4��� �����6���: �) ��� ��� ������� ��� �)�� ���� 0�3����1 ����� ������� � ������� ��� �)�� ����0�����1 ��� �) ��� ��� ������� ��� �)������ 0�����1$ �� ����� ��� �3����))������ ������ !������ � ��� ��� ��� ����)� ���/ )�� � ����� �� � ��� � ��� ����� �� ���5���� �����$ 3�� ����� �� ������ ���� �������� ��� �� �� ��������� ��� ���/$ �� �� ��� � ��� �� ����� �� ��� )�� � ������ �� ���� ���� ��� �� �� ������� ��� � ���� �� ������ ��������� ��� �� �� �� ��� ������ !������ � ���

� ��/ *++�

�) �� �������� ���� �-� 0*++�1 ((;<<

���$�������$��=��� �=�) ��

& ������)������ �� ���$ .�4: >-�����<(?��<+<$

������ ���������� ��@�� )$���� $�� 0�$ ����� ��1 ���

!�� @��$�� �$�$�� 0�$ "��1 �A���@��$�� �$�$�� 0#$"$ %���1$� �������: ��� �� ��� �����)��� �� 3����� �� B- ����

���� '��� ��� ����� ��+++( �����$ .�4: >-�����(C*�?C(?$

++B+�D+�?=+�=E � ��� ���� �� �� � *++� ��!������ !/ 8������ ����� 9$#$

���: �++B+�D+�? 0+� 1+��+(��

Page 2: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

��� ��� �� ��� �/���������/ �� ����/����������/ �� � �� � ��� �����$

3�� �3��� ��� ������ )��!���� �� � ���)����� � ��� �� �!�/ ��� �����/ �) �������� �)��4��� ������ ��� �� �) ��� �� ������� )����� �� � ���� )���� ��)���� �� �� �� �) ����������� ��� ��� ���=���) ��� �)��4���$ ��� � ���� ������ �� ����!��� / �� �3��� �))���� � ���� �� � �� �� �� 6�� � ��)��� �� ��� �� �� �)�������� �))����$

�� ����� ��� ���� �� �� �� ���� ������6���� � ���� � 24�� ������ �� ��� � ���!�������� �� � ���!�� ������ �� ��� � 24�� �������$ 3���� ��� �� ��)�� �� ���� ���� �� �� �� ����� ���� ���� ���� �5� �� �� ����)���������$ 3���� ��� �� ����� ����� ��� �� ����� ���$ 3�� ����� ��� �� �� �������� � ������ ��� �� �� ��� ���� !/ �� ���� � ������� ��� ������ � ��� ���$ 3�� ����� ��� ������ ������ �� �))��� ��� �� � ���� �� �� �� �����$ .�� ���� ���� ��� ��� �))��� ���� ���������� ����� ���=���� ��� ��/ !� ����2��� ����� ��!���������� ����� ��� ����6����� ��� )��� ��� ��� �))��� ����$ 3������ �� ���� ��� � ��� �)��4��� �� )������) ��� ��� ��� �� ����$ �� � ������� � ��� �� ����������� )� � �� �� �) ��� ������ �� �� �������� !/ � � ������� � ��� �� ���� )��� $ �� �� ��� �� ��� �� ����� ���� ����� �������� �� ��� ����� ��� )����� ����)����/�� �� �� ����$ 3�� � ��� �����2�� ���� ��� ������� �� �� � �� ��))�� ����� �� � �������� �� �� ��5���� ������� �� !� �� ��/��� ��F����� � �� �� �������� / ����� ������� ��������� �� ���� �����$ 3�� ���� ������� ��� �� ������� �� ���� �� �� ���� �� ���!�� �� ���!��������� ��$ 3��� ���� � ��� ������ ��� � ���������� �5� � �� �� �) ��� 2!�� ���� ���������� ��� �� �� ���� �������$ 3��� ��� �� � �� ���!�� �� ���!�� ������� �� ���� �������� ���� G�4�!��� / ��� �)�� /$ .�� ��� ������ �)�� ���� ����6�� )���� � ������ ���6������� � �� �� ������� � � �!��� / �� �) �����)���� � �� �� �� ����$

3�� ����� ��6����� � �����/ �� ��� �!�� ��� ������� ���� 0�� � �����)������ ������� ����������1 ��� �) ��� �������$ ��� �� �� ����)��!��� �� � ����� �� ����� �� �� ��/

��))�� ���� ���!�� �� �����$ 3�� � ��� )��!������� ���� G�4�!��� / ��� � ������� ������ !� �� ���� ��H�� / �� �� ���� ��� �� � �� �� �����������$

3�� �/!��� ������� � ���� 0������1 ����6�� � ���F�� !� � �� ������� � ��� ����������/ ��� ��� �)�� ����$ �� ��� ����6�� �� �) ��� �)� ��� �� ������ �� � �� � ����

������� � ������� ����� � �� �� � �� ���!���� ����� ��� �� �� ���!�� �� ����� ��� �������� ������� � ������ !/ ��� �� ��� �����$��� � �� �������� / )������ !/ ����� ������ ��� ����� �� !� ������ �� ��5���� ������� �� ����� �� .��$ �$ .�� �4��)�� �� �� !������ � �� ��!������)�� 2!�� ��)��2��08�.�1 ���� �� �� �� ���� �� B( �� � �((+ ��������� � ��� �� ��� ��� !������ � *+ �������� � ������� ��� ������� �� �� � � �)������ �!�� �$? �� 0� **( I7F1$ � ��� ������� � �� �� ���!�� �� ��� �� ���� �����!�� �� ? � � �� �� �<+ ����� �� !� ������� �� �� �������$ �� �� � ��� ���� � ������� � �� ���� ���!�� �� ����� �� ����� �� ��� �������� �)���� ���� �� ������ � �!�� ���/+$* �� 0� *( I7F1 ���� �� �����6�� � ���� ���/� �� ������ ��� )��������� )��� �� ���$ � ���� !� ��H�� � ������� � �<+ ����� �� ������ ���� ��� � ��������!��� / �� �� ���/ ���� �� ��� �����$ 3�� ��� ���� � ��� ���� ���)��� �� �������� ��� ������ ��� � �� ����� ��� �� �� ���!�� �� ����� ������ ����� � ���������� �$ 3��� ����� ��6����� � �� ��� ��� ������ � ��������/ ��� ��!� � �� �����!�� �������� �� � �� ��5���� ����� ��� �����������$

3�� ���� ���� �� � ������ �� ���� ��� �� ����� ��� ����� �� ����� ��� ����������: 0�1 � �� ������� � ���� ���!�� ������� ��� �� �� ����� ��� ����� �� ������ ��� �� ���� )��������� ��6������� � 0��1��� � ���� ���!�� �� ����� �� �������� �������� � �)���� �� ������ �� ���� �� ���� ����� ����� �� ����$ 3�������� �� ����������5� �� ���� ����� ���� �� ���� ����� �� ������� �� ���� ��� �� ����� �� ���� 0���1� �� ��))�� ���������� �� � �� �� �� ������� �� ���� 0�1 ����!��� / �� ���/ �� ������� �� ���� 01 ���� � ������ ����� � ��!��� / ��6������� � ���� �� ����� �� ����$ 3���

(< ! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,��

Page 3: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

�/!��� �� ���� ��� ��!���� �� ���/ ���� � ��!� � ����� ��� ����� �� ����� ��� �������� ���� ����� �� ���� �� � �)� ��� ��������� ���� ����� �� ���� ���� ����� ��� ������� �)� ���$ �� ��� ��� �)�� ���� ����� �� ��)����� � ��� ��)��4� / �� �������� �� ������� ��� � �� ���� ��� �� �� ���!�� �� ������ ������ ����� � ��� ������� �$ 3�� ����������� ��� �� ������ �� �� � ���� ��6���� ������ !������ � �4)������ 0��� � ������ ������� �1 ��� ���!��� � �) ��� )�������� � ��)�)�� � ����� ���!�� �� ��!���!��� ��� ����� ������� �����$ 3��� )��!��� �� !� ������ � ����� �4 �� �� ��� ��������� � �) ��� ��� �������� ��� �)�� ���� 0�������1 ����� ��� ��������� � �) ��� �� ������� ���� 0������1$3���� ���� ����� �� �� � �� ���� 0�$�$ �������������� ��������1 ����� J�K �� �� ���!���� ���� 0�6��� � �� ���!�� �� �����!�� �������� �1 ��� J�K �� ���!�� �� ������ 0�6��� � �� ��� ���� �1$ 3�� ��� ���� � �� �� �������!/ �� !� )����� � ���� �� ��!������ �� �J��K ����� ��� � ����� ��)� ��� �� ���� �����0� ����1$ �� ��� ���� ��� ��� ��� �� � ����� ��� �� !����/ �+� �� �� � �� ���� ��� �� �������� � �� ��� �� ��� ������� �� �� ����� �����)����� �� ��� ���� � �� �� �� ������� ������ ���������� ���$ 3�� �))�� !���� �� ��

��� �������� / �� ��� ��� ���� �� � �� � � L�M�� ���� !/

���� ���� �� ��� ����� ����� � �� ���

����� � �� � )��� �� �� ����$ 3�� �������� / �� ���!�� ��� ���� � � � �$�$ ��� ���� �� �� L�M ������ !/

���� �� �*�7��� J�K �� � )��� �� �� ���� ��� J�K �� ��� �� �� � �)���� ���!�� ��� �� � � ��� � �� � �$

�� � � �� �!�� ������ ����� �� �������������� �������� 0�� �� ����1 �� � �����) �� � ������� ������ �� � ��� �� �������� �$ 8�� ���� �� �� �� ���� �� �������� ��� ��4 �� � � ��� ������� ����� ���$ ���� � ���������� � ���� � �� � !� J�K � ������ � � ��6������ )����� ������� � � � ������� �� ��4 ��� ���!� J+K �� )����� ��� ������ ��$ 3�� ���� �� �� � ��� ���� !� ������ �� � �� � � ������� ������ � ��� � ��� � � ���� ��� �� ���!�� ����� ������� �� !���� ������ �� �6��� � ����� ����� � 0�� ����� �� .��$ *1$ 3�� ��������)���� ���� �� ������� !/ �� �4 �� ��� �� �� �� ������ �� ��� �)��$ � �� ������ ������� ������ !� 2� ���� ����/�� ��� ������ �� ��)��� ��/������� � �� )��� ��� �� ����� ��� ��� �����

.��$ �$ ����� � �� ������ �� ����$

! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,�� (C

Page 4: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

��� ���$ 3��� ������ ���� � �� ������ ��)� ���� ��/ !� �� ��� � ��� )�� ������ ���� ��� � ��� ������ �� � �� �) ��� )����)��2�� �� ����� ������ �� ����� �� .��$ B$

3�� ������ �� )� �� �� ���� �� ��� � !� ��� ���� ��� ��� �� �� ����� ���� �� )��� ���� �� �� �� ������� ��� ����� � ���� � ��� ����������� ��� �� )� �� ������ ��$ 3�� �� � !� J�K �� ���������� !/ ����������� �� �� ������� ���)���$ � ��/ !� ��� ����� �� �� !��� �� ���)��2�� �� �� �� ��!���� �� ���� � ������� �� ������ �� )���� ��� ���� �� ���� ���� �$ 3�����)��2�� �� ������/ �� 8�.�$

����� ���� ��� !��� �� )�!������ ����� � ��)�� ��� ��)����� � ��� �� ������� ��������� �/� ��� ������ ����� ��� � �������� !��� )�!������ L� (M$ �� '��$ L�M �� )���������� �� ������ ��� ������� �� �������� !��� ����/F�� ��� ��)���� !/ �������������/ �) ��� ��� �)�� ���� �� �������� 0����1$.��$ *$ ����� �� ��� �� ������� ����������� ��� ��5���� �����

�� ������� �� ����$

.��$ B$ ����� � �� ������� �� ����$

(? ! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,��

Page 5: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

3��� ���� �� ������ �� �5� �� �� � �� ��������� �����$ 3�� ����� � ��� �4 ����� �� '��$ L(M!/ �������� �� �5� �� ��� ������ ����� ������� � ����$ 3��� ����/��� ���� �� ����)��� � �� �5� �� ���� ��� ��4��� 0.��1 ���� ��6�� � )��������� ���� �� ������ �� )���� ������ ��� ���)����������� �� 2!�� 0��.1 �� !��������$

�� ��� )�)�� �� )��������� �� ���������� ������ �� ����� ��� !��� ����/F�� ���� �� ������ �� 0�1 � ��� � �� ��� 0��1 �� ���������$ �� �� ������ �� �5� � �� ��)��2���)�� ������ �������� 0��81 ����� ������ ����� ���� ��� .�� �5� � �� �� )��������� �������� ��� ��� !��� ���������$ ����� �� �� �� � �� �5� � �� �4��� ����� ������ ����� ������� .�� ��� ����)��� ��$ �������� ����� � �����)� �� ��� )�� ��� ����� �� �� �/� �� )������ ��� ��� ���� )�/���� ��)��� ���� ��� ���������$ 9���� �� ��� � ��)��� �� � ��/ �� ���!�� �� ����� �� � �� ������ ��2���� ���� ������$

� ������ �����

�� � ������ ������� � ��� � �� ������ ������ �� ��)������ ��� ��� ����� 0������ �����81 !�� ����� ��)���� � ������ ����� �������$ �� ��� �� ��� �� ��)������ ��������� �4��� ����� �� ��� ������ ����� �������$ 3�� )��������� �� �!�� ������� � ������� ������� � ��� !��� ����/F�� !/ �� ��� ���� L*M$ �� � ��� �)���������� �� �� ���� ��� � �� �!�� ������ �� ����� ��� �� �������� ������� ���� ���� !� � ����� ��� ������ ��� � .��$3��� �� �������� ������ �� )����� �����)� �� ����� ��� � �� � ��� � �� �� �� ��� ������$

�� � ����� ����������� ������ ������� �� ���((+ �� ������ �� ��� �� ��. ��� !������)�� �� ��� ���� �)��� ����������� � ����������� ��� ��� � ����� � ���)������$ .�� �����)��� ��� �)�� ������� � �)��� ��� � �� ����� �� 2!�� .�� ������ ����� ��� ������/ ���� � �� ������!�� 2!�� ��)� )���� �� ��� ���������� � ������� ���� ��/ ��� ������ �� ��������. LBM$ � �� �������� ��� ������ � ������ �� �� ����/��� .�� �5� � �� ��. 2!�� �� ���

������� � ������$ 8�� ����� �� .�� ������� ����� ��� �� !� ������ ����� ���6��������� �)���� �� ��� ��������� � ������� ������� ���� ������� ��� ��� � ������ )������)�� ��� �5� ����� !/ .�� LDM$ ���� �������� ��� �� �� )��������� ���� ���� �� F������)������ ������� � �+ �� ��� �� �/��� �����/!� ���� �� ��A��� ������� ��$ �� �� ���� ��� ������� �� ��4���� �) ��� )���� ��� �.�� � �� ������ ��)� LDM �� ���� !/

�.�� � �+ � ���*���+

������������� � *

���� �B�

����� �+ �� �� ������� )���� ��� �� ���� ���)�� �� ������ � �� ���!�� �� ������� ��0���� �� �6��� � �� ��� ����� 1 ��� � �� 2!���5� �� ���� � ���� !/ �� � ��� ��� - �� 2!������ � � �� � ���� ��� ��H��� �� �� 2!�� �

�� ���� ���� �� )� �� !��� �� ��)��2�� � ��)� �� ������ ���� ������� �� ��)���� ���� �� ��������$ 3�� )����� �� �� �� �6��� � �� ��� ������ �� �� �) ��� )����)��2�� . �� ��� � �������� �� �� ��� �)��� ��� �� �� ���� �� ���������$ 3�� ��� �� J�K �� ���� !/

� � �-*�B

������

���� �D�

�� �� �!�� �6�� ��� �� �� �� 2!�� ����� ������4 �� �� ������� � �� �� 2!�� �5� �� ������� ���� �� ���� ����� ��������� ����) �!��� /$ 9/�4)������ ����� ��� ����� ��� ������ ����� ���� 86$ 0B1 �� !� ��� �� ��

�.�� � � B+ ��*�� � *� *

��� �(�3�� .�� ������ � �� )�� ��� � �� 0��� ��

���1 �� )� ���� ��� ���� � �����$ 3�� �������� ����� )�� ��� �� ������� �� �� ������ )�� �������� ��� !� J�K ��� J+K ���� !/ 86�$ 0�*1 ���0�B1 0������ �� �� �� �� ��������� �� ���1 ����)� ���/$

� ����������� ����������

/!�! 01%&�0 ���� 2�� �% �� ��#��

N� �� ���!�� �� ����� �� �� �� ���� !� �$.�� ��� ��� ��/ ���� �� ������ �� �� 2�� ���� �� � � ���� �� ��4 �� � ������� � �� ��� ��

! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,�� (-

Page 6: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

�� ���� 0� � � �1 )����� �� �� ���� � ��� ����� �� ����� ���� �� � ������� � �* ��� �� �* ���� 0� � � �1 )����� �� �* ���� � ��� ����� ����� ��$ 9����� �� �� �� �������� / �� ���� ���� �* � � � �� ��� ��� ������ !/ L(M

�� � �* � � � � � �� �� � � �<��� )������ �� )�� �� �!���) ��� �� �� � ������� � �� �* � � � �� ��� ��� ��* � � � ��� ����)� ���/$ ���� �� �4 �� ��� �� �� �� � �� ������)������ �!���) ��� �� � ��� �)�� ���� !� ���� ���* � � � ���� ���)� ���/$ 3�������� �� ���������!�� �� ������ )�� ��� ��� !� J�K ��� J+K ������� !/

��� � �� � ������ � �� � �*���* � � � � � �� � ������

� �� � � � ������� � �� � � � �*����* � � � �� �� � � � ������� �C�

���

�+� � ����� � �*��* � � � � � ����� � �� � �������

� �� � �*����* � � � � � �� � ������� �?��� �� ����� ��� �� �!�� �6�� ��� � �� ���������� �� ���� � !� J�K �� ������ �� !/ ��/ ���� �� � ��� ����� � ������� � �� 0�!���) ��� �� ����1 �� � �*� �� � ������� � �* � ���� ���$��������/ �� � � � ��� �)��� �� � �!���) ��� �� ����� ��� �� � � � �*� �)��� �� � �!���) ��� �� ����* � ���� ���� ���$

� �� �������!�� � ������ �� ��� ������G� �� ���� �� �� �� � �� )�� ���� ���� �!�/ �� I������� � � �� �� ���� �� ���6���/ �� �������� !/ � � ���� ��� ������$ � �� ����������H��� � ���� ���� 6��� � ��� � !� �!�� �������� � �� !� ����� �� �$ �� �) ���� ���������� �� ���� �� �������� L<M ���� ������F�� �������� ����� )��!�!��� /$ 3�� ������ !� �����)��!�!��� / �� �� ���� !/

�� �����

�+

���� � � �

� ������� �-�

����� � � �*�*�� � � � � � ���

���� � �

*���

��� � �����

� ��� ���

�� � ��+

��+

� ��

.�� ��� ��� �*�� ��� ��+ �*

�+ ��� �� ���� ��������� �� ����� )�� ��� ��� !� J�K ��� !� J+K���)� ���/$ 3���� ��� ���� !/

��� � ������ ��+�

��+ � �+���� ����

���

�*�� � �� ���

��� ���)�+

��

�� *���)��

��

��

� �*

�*�*�*

�)�+ � *�9�+����*��

� �

D

���

� ���� �

�.��� *

� ��*�

����� � �.�� � � *

+

���

� ������

*�� � *� *�

�*�+ � �� ��+

��� ���)�+

��

�� *���)��

+�

��

� �*

�*�*�*

�)�+ � *�9�+����*��

� �

D

���

� ��+� �

+.��� *

� ��B�

����� � +.�� � � *

+

���

� ��+���

*�� � *� *� $

�� �� �!�� �6�� ��� �+ �� �� �) ��� 2� ��!������ � ���� �� ���� � !� �� ���� �� �� �� ��� ���� !������ � �� �� ������ 0�+�� ����� � ����*1, 3 �� !� �� �, � �� ����� 2������ �� ��������� � ����, �� �� )�� ������ ��������� ��� �9 9�� F����K� ��� �� , �+ �� ���)��� ��� �� "����, ��) � ��)��� �� �� )�����)� ��� ����� / �� ��8 ����� �� �� )����)��2����� ��) �� )�)��� ��� �������� )����� ��$ 3��)����� ��� � �

.�� � +.�� ��� �� ����� )����� ���

� .�� �5� � ��� !� J�K ��� J+K ���)� ���/$ 86�$0-1;0�B1 ��� ���� � ��)� � �� ��� ��5���� ������� �� � � � ��� �$ 3�� ����� �� � ��� )������ ��� ��� ���� �� 3�!�� �$

/!)! 01%&�0 ���� 2� �� ��#��

�� �� ��� �������/ ��� ���� ��� �������� �����)���� � �� �!���) ��� �� ���� )�����/ )��� ���$ 3�� � �� )�� �� �!���) ��� ��� � �������� � �

<+ ! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,��

Page 7: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

��� ��� � �� � ��

���� ����

��� � �� � ���

��� �)��

�� ��D�

����� �� �� �� ������ )�� �� �!���) ��� � �������� � � �� �� )�� �� �!���) ��� �� � ��� � ��!�������� ���� ��� ���� �� �� ��!� ��� �� ����� !��� ���� ����� $

.�������� � ������� �))���� �� �� �� ������ ������ ���� ��� ������ �� ����� )�� ���� ��� ������ �� )� ��� !� J�K ��� J+K ��� ����!/ L(M$

��� � ������ ���

�� �� ��

�� ��

��� ����

���

��(�

��+ � ������ �+�

�� �� ��

�� ��

��� ����

���

��<�

�*�� � �*

������� ���

�� �� ��

�� ��

��

� �������

�� �*

�� �

D

���

� ���� �

�.��� *

� ��C�

�*�+ � �*

������� �+�

�� �� ��

�� ��

��

� �������

�� �*

�� �

D

���

� ��+� �

+.��� *

� ��?�

����� �� �� �� ��� ������ ������� ����� ��� ��

�� �4��� ����� �� �� �� ���� !/

�� � �������� � *

�� �

����

��� � ����� ��-�

�� �� �!�� �6�� ��� ���� �� �� ��� �5� ������F� ��� �� ��$ 3�� �*

� �� �� ������ �� ����������� )�� ��� �� ���� !/

�* � � *�9����

�*���*+�

����� �� �� ������ ��)��� ���$ 86�$ 0�(1;0*+1��� 0-1 ��� ���� � ��)� � �� ��� ��5���� ������� �� � � � � ��� �$ 3�� ����� �� � ��� )������ ��� ��� ���� �� 3�!�� *$ 3�� ��)� �� ������ � ��� ����� �� .���$ D;C$

3�� )��������� �� ������� �� ������� � ��� � �� ��� ��� ������� ��� ����������� 24�� ���� �� ���� � 0� D( �91 ��� )�� �� ��.���$ D ��� ($ 3�� ���!�� �� ����� ������ �������� �* (< ��� �+D ��� �� �����)������ 0�� �1����� ��� 0B � B1 0C � C1 ��� 0D � D+1 ���)�� ���/$ 3�� ��� ����� � 0���� �� �6��� � �����!�� �� ������� �� ����1 ��� * B ��� B ����)� ���/$ 3�� ��� 0�B � �B1 �� ��))�� �� ������ �?* ����� !� ����� ���� ��� !��� ���� ���� � (< � ��� �� �5� �� ������ ����� �� � ������ D$ 3��� ����� �� ���� ����� �� �!�� 2�����$.���$ < ��� C ��� )�� �� ��� ��5���� ����� �� ���� � 0� D( (+ (( ��� <+ �91 ��� ��� ��� � �� ���

3�!�� �

�������� ����� �� )����� ��� ���� �� �� ��)� � ��� ��

��� � �� ������ )���������

������ �� �/�!�� #����

��� 6��� �� �H���/ � +$?(

������� � � �((+ ��

�����)��2�� ���� . �++

��)��� ��� �������� )����� �� ��) �$D

9� �� � 3 �(( �!)�

'����� ����� ��)��� ��� �+ B++�"����� 2���� �� �� ���������

� ����

� ( �9

��� ������ ���� ����� ��� �� �+ ��84 �� ��� �� �� � +$�

.�!�� ����� �� ����4 �� �$D(

.�!�� �5� �� ���� �� (( ��*

��������� ����) �!��� / ���� D � �+��( �*=�

.�!�� � ���� ��� ��H��� � +$* �9=��

3�!�� *

�������� ����� �� )����� ��� ���� �� �� ��)� � ��� ��

��� ������ )���������

������ �� �/�!�� #����

��� 6��� �� �H���/ � +$?(

�)��� ��� ������� � � �((+ ��

��� ���� ���� �++

��� �5� �� ����F� ��� �� �� ���� +$+*

��� !��� ������� ����� �� +$� ��

��� ������ ������� ����� �� �+ ��

9�������� ���� )�� �� ���

���� �� �

�� �+< ��� �=�

'����� ����� ��)��� ��� �� -D- "

0�6������ �/ �+ � B++ " ���

� � ( �91

'����� ���� ����� ��� �� �+B+ �84 �� ��� �� �� � +$�

.�!�� ����� �� ����4 �� �$D(

.�!�� �5� �� ���� �� (( ��*

��������� ����) �!��� / ���� D � �+��( �*=�

.�!�� � ���� ��� ��H��� � +$* �9=��

! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,�� <�

Page 8: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

.��$ D$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ��� � ��

������ ��� 24�� 2!�� ���� � 0� D( �91 ��� ��5���� ����� ��

�� � � ��� � ��� ������� �� ����$

.��$ ($ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ���

������ ��� 24�� 2!�� ���� � 0� D( �91 ��� ��5���� ����� ��

�� � � ��� � ��� ������� �� ����$

.��$ <$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ��� � ��

������ ���� � � D( (+ (( ��� <+ �9 ��� �������

�� ����$

.��$ C$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ���

������ ���� � � D( (+ (( ��� <+ �9 ��� �������

�� ����$

<* ! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,��

Page 9: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

��� �������$ 3�� ��� ����� �� B ��� ���!���� ��!���!��� ��� (< ��� �� ���� �� ��4 0C � C1 ��!� � �� ����$

/!/! 1�&�0 ���� 2�� �% �� ��#��

�� ��� ��� ��� ��� �+

� ��� !� J�K ��� J+K ��� ����!/

��� � �� � ��� � ��� � � � ���� �*��

���

�+� � �� � ��� � ���� �**�

.�� ��� �� �4)������� 0-1 ��� ����� ��� �� ������� �� ���� �� ����2�� ��

�� ������

�+

������ � �

� ���

����� �*B�

����� � � �*�*� � � � � � 4 �� �� ��6�������� � �� �� �) ��� �� ������� ���$ 86�$ 0�+1;0�B1 ��� 0*�1;0*B1 ��� ���� � ��)� � �� �� �����5���� ����� �� �� � � ��� �$

/!5! 1�&�0 ���� 2� �� ��#��

O���� 86�$ 0�(1;0*+1 ��� 0*B1 �� �� ��)� ����� ��5���� ����� �� �� � � ��� �$ .���$ ? ��� -��� )�� �� ��� ������ �� ����� �� � ������ ��� ��� ������� ��� 24�� ���� �� ���� �

0� D( �91 ��� � � �+++$ 3�� ���!�� �� ����� ������� ����� ��� �* 0 �� ������� �� ��� ���������� � ���/��� ��4 �����1 (C 0 ���� �������� �� ��� ��� ������� � ���/��� �- �����1 (<0���� ������� �� ��� ��� ������� � ���/����D �����1 ��� �+D 0���� ������� �� ��� ���������� � ���/��� *< �����1$ 3�� ��4����)�������!�� ���� �� � ��� !��� ���� �� �� ������ ���� �� ����� )��!�!��� /$ .���$ �+ ��� �� ���)�� �� ��� ��5���� ����� �� 2!�� ���� � 0� D( (+ (( ��� <+ �91 ��� ��� ��� � �� ��� ����������$

3�� ��6���� ���� � 4 �� ���� �� �+++ ������!�� �� ��!���!��� ��� (< 0���� ������� ����� ��� ������� � ���/��� �D �����1$ 3�� ��4����� ���� �� � 0� ?1 �� ���� �� �� ����� )��!��!��� / ����� ���$

.��$ ?$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ��� � ��

������ ��� ��5���� ����� �� ������ �� ���� �� � � ��+++ ��� � � D( �9$

.��$ -$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ���

������ ��� ��5���� ����� �� ������ �� ���� �� � � ��+++ ��� � � D( �9$

! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,�� <B

Page 10: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

/!+! &� ������

�� �� !���� �� ����� � ����� �� .���$ D;�� ���3�!��� B ��� D �� ��������� �!���� ���� ������������ ��� ����:

0�1 � �� �!����� ���� .���$ D ��� ( ��� 3�!�� B �� �� ������� �� ����� �� )����������� ��� � �� ������ �� !� �� ��� ��� ������$.�� ��� ��� ���� � � (< ����� ��� �� � �+��+ �� ������ �) ��� )���� ��6����� �� �B*$( �9��� ��� �� ��� � �� ������ 0.��$ D1 ��� �B+$*�9� �� ��� �� ��� ������ 0.��$ (1 ���� ��)����� ���� �� *$B �9$ � ������� ���� �� �!����� ���� � �* ��� �+D !� �� ����� ��� ���� ���� ��/!� ����� �/ ��5���� $ � �� ���� ���� �� ��� �� �������!�� �� ��!���!��� ��������� �� ���!�� ��������� �� �� ��� ����� ����� � ������� ��� �� �� )���������$ 3��� �� ��� � �� ������� �� ������ �� � �� ������� �� �� ���!�� �� �������� ��$ 7����� �� ��� ��� ���� ���!�� ������� ���� !� ��))�� �� !/ �� �� �����$ 3��������� ��� ��� � ���� � ��)������ !� ���� ��

)��������� ��� �� ���!�� �� ��))�� �!�� �����$.�� �4��)�� �� ��� �� 0C � C1 ��� �� ��4 0�� ���� ����� B1 �� ��))�� � ��� (< ����� ��� �� ��6����� )���� ����� ��� ��� � �� ��� ���������� ��� �B*$( ��� �B+$* �9� ���)� ���/$.�� �� ���� ���!�� �� ����� ���� ��� �� ��40�B � �B1 0�� � ��� ����� D1 �� ���� �� ��6�����)���� ���� �� !� � �� ���� �������� !/ D$* �9$ � �� �� ���� �/ �� �� ��� �� �� �� �� ��� �� ��4����� � � ��������!�� ������� ��� �� �� )����������$ 7����� �?* ����� ��� ��))�� �� ����)���� � �� (< ����� ���� ���� ��))�� �� !/ �� ������ ��� �� ��4$

0*1 �� �� ������� �� ����� �� ������� �� ����� �� �� ��� � �� ������ ���6����� ���� ��)� �) ��� )���� �� ��)���� � ����� ������ ��� � ���� )��!�!��� / �� ����� ���6������� 0�� �� )����� ��� �� � �+��+ � �((�!)�1 ���� �� ���!�� �� ����� �� �� �� ���� �������$ �� � ������ � � ���� ���!�� �� ����� �� �� �� ���� �� ��� � �� ������ ���� �� !��!�� � ��� �� ��6������� � �����)� �� �� �������� �) ��� )���� ����$ 3�������� �� �!�������� ���� !� ��)��/��$ �� ��� �� �� ��� ���/

.��$ �+$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� ��

��� � �� ������ ���� � � D( (+ (( ��� <+ �9 ��� � � (<

0���!�� �� ������� �� � D ��� ���!�� �� ����� �� ���

������� � � �D1 �� ������ �� ���� ���� � � �+++$

.��$ ��$ #���� ��� �� �� �� � ������ )���� ���� �� �� ���

������ ���� � � D( (+ (( ��� <+ �9 ��� � � (< 0���!�� ��

������� �� � D ��� ���!�� �� ����� �� ��� ������� � � �D1

�� ������ �� ���� ���� � � �+++$

<D ! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,��

Page 11: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

�� ��� ������ �� � !� ����$ �� �������� ����� ���� �� ���!�� �� ����� �� (< �� ���� �� ������ ������ )���� �� ���� ��� � �������� ����� ��� �� �� ��� �� �� ��� ��� �5� )�������� �� )���� ��� �� ����� �� ��� � ��������$ �� ��� �5� ���� �� ��� ������$

0B1 � �� ����� ���� �!�� ��� 3�!�� B ��� ����� ���!�� �� ����� ������� �� ������� � ��� � �� ������ �� ������ �� ������� � ��� ������ ��� �� )�������� ���� ������ � ��6����� )���������$ �� ���� �� �)� ���� �� ������ ���� ��)���� )��������� ����)���� � �� �� ��$ 3�� ���� �� ��)������ ��)���� �� �� ���!�� �� �����$ .�� �4��)�� ���� �� ���!�� �� ����� ��� �* (< ��� �+D ����6����� )���� ����� �� ������ �� ���� �� �

��� ������ ��� �B+ �*D$( ��� �*B �9� ����)� ���/$ .�� �� ���� ���!�� �� ����� �� ���6����� )���� ����� �� ������� �� ���� �� ���� � �� ������ ��� �D*$( �B*$( ��� �*D$C�9� ���)� ���/$ 3�������� �� ����� �� ���)������ ��� �*$( <$( ��� �$C �9 ��� �* (< ����+D ����� ���)� ���/$ 3��� ���� �� � �����2�� ������� �� �� ���� �� ��)������ �� � �� �������� �� �� ���!�� �� ����� �� ��� � �� �������$ 3�� )�/���� ������ ��� ��� �� �� ��������� �������� �� �� �� ��� ��� �5� �� �� �� �������� ������ )���� ���� ������ �� � �� �������� �� �� ���!�� �� �����$

� ��/ !� ��� ����� �� ���� ��� �� ������)���� ����� �� � ���� �� ��6����� )���������0�� � �+��+ � � �� � �� � �� �(( �!)�1 �� !�

3�!�� B

� ��)��� �� )��������� �� ������� ��� ������ �� ����� ��� �� � �+��+ ���� � � D( �9

������� �� ����� ������ �� ������

��$ ��

�����

�� � ���

�� ��4

������� ��

����

'�6����� ������

)���� ���� �� �9�

��$ ��

�����

������� ��

����

O���� )��

������� �

'�6����� ������

)���� ���� �� �9�

��� � ��

������

���

������

��� � ��

������

���

������

�* B � B * �D*$( �D$+ �* * < �B* �B+

(< C � C B �B*$( �B+$* (C B �- ! �*D$(

�+D D � D+ B �*D$C �*�$( �+D D *< ! �*B

(<� �B � �B D �*?$B �*< (< D �D ! �*<

� � �� ��))�� �?* ����� !� ����� ���� ��� !��� ���� ��� � � (< ���/ ��� ��)������ )��)���$! ���������� ���� !� ������ �����)� �� �� )���� ����, � � � �+++ ��4���� ���� �� ��� ����� � ��� � ���� ���!�� ��

����� �� ���� �� �� ��)� � ���$

3�!�� D

������!�� 2!�� ��)� )���� ����� � �� � �+��+ ��� ������� ��� ������ �� ����� �� � ��� � �� ��� ��� ������� ����

�� ���!�� �� ����� ��� (<

������� �� ����� ������ �� �����

�� � � C � C ������� � ���� � B ������� � ���� � D O���� )�� ������� � � �D . � �+++

N���

���� �

��9�

��� � �� ������ ��� ������ N���

���� �

��9�

��� � �� ������ ��� ������

���4��9�

������9�

�'

0�91

���4��9�

������9�

�'

0�91

���4��9�

������9�

�'

0�91

���4��9�

������9�

�'

0�91

D( �* �C$( �-$( �* �($* �C D( � � �� �B � �D

(+ �* �*$( �D$( �* + �* (+ � � �� �B D -

(( ��$( *$( -$+ ��$( ( <$( (( � � �� ��$* �+ �$*

<+ �+$* ?$( �$( � � �� <+ � � �� � � ��

� ���������� ���� !� ������ �����)� �� �� )���� ����, ��: �� �))���!��, � ���4�: ��4���� ������ �� )����, � �����:������� ������ �� )����, �': )���� ����� �� ���4� � � �����$

! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,�� <(

Page 12: Performance evaluation of PIN+OA and APD receivers in multi-wavelength CDMA and WaCDMA networks

������ ��� !� � ��� � �� ��� ��� �������$7����� � �� �� ����� �� ���� �� ����� ������ ���� �� �� �!�� 2����� ��� 3�!�� B$ �� �������) ��� �� �� .�� �5� !���� � ��� ������� )���� ���� �� ��� ���� ���������$ �� �� ���������� )���� ����� ��� ���������� �� � �� ���6����� ������ �� )���� ����� �������� � ��� ����� ��� � ���4��� �� ���� ���� �� D( �9 ��� ��

�� �++ ��� !� � ��� � �� 0�� � �1 ��� ��� ������� 0�� � ����1$

0D1 � �� �!����� ���� .���$ < C �+ ��� �� ���3�!�� D �� ��� !� � ������� ��� ������� �� ����� ���� �4�� � � ������ �� )��������� ��� � )�� ����� ���� �� ��$ 3��� ����� ���)���� �� �� � �� ���� �� �� ���� �������� ����. ��� �� ���!�� �� ����� ������ �����$ 3����� � )�� ����/ �����2�� ����� $ � ��)���� �� �� � �� ������� �� �� ������ �� )���� ���� ��� ����/ �� )��������� ���� ��)��� ��� �� �������� � ���� �������$ 3�������� �� ������������� � ������ )���� ���� �� �� �������/ � ��� �!� �� )��������� ��� � ��/ ���� � � �������� ��� �� ����$ 3� ����� � ���� )��������� ��/�� � �+��+ �� ������ �� )���� ���� ������ !������� ��� � ������� )���� ���� � ����� ������� ��� � ��4���� )���� ���� � ���4�$

0(1 �� � � �� ������� ��� � ���� ���� ���� � �� ��� � �� ��� ��� ������� ��� �� )������������ �� ������� ��� ������ �� ��������)� ���/$ 3��� �������� �� ���� ���� ��� � �������� �� � �� �� ����� ���� 3�!�� D$

0<1 .�� � ���� ��6������� �� � ��6����� )�������� � ����� ���� ���� 0��/ D( �91 ����� � � �����

������ �� )���� � ���� �� .�� �5� ���� !��������!�/ �����$ �� ��� ��� ���/ ����� ������� ���� ��G���� �� )���������$ �� ��� ��� ���� ���� �� ���� ���� �� ���� 0��/ <+ �91 � ������ ������ �� )���� �� ��6�����$ �� �� ��� �� .�� �5� �� )��/ � ������� ���� ����� ���� � � ���� )���� ����� ��� ������ � �+��+$ �� �� �4��)�� ���� � � D( (+ ((��� <+ �9 �� ������!�� ��)� )���� ������ ����-$( �D$( -$+ ��� �$( �9 ���)� ���/ ������ � �� ������ �� ������� �� �����$

0C1 � �� �!����� ���� .���$ �+ ��� �� �� ����� �� ������ �� ���� �� � �� ��� � �������� ���� �� �� )���� ����� )����!�� ������� �� � �+��+$ 7����� �� ��� �� �� ��������� �� ������!�� ��)� )���� ������ ��� �D - ��� �$* �9 ��� � � D( (+ ��� (( �9 ���)�� ���/$

����������

L�M I$�$ P��� �$�$ "���� �888 3����$ ������$ D( 0�--C1

�D*<$

L*M �$ ����� �� �$ "�� #$"$ %��� %$ �) $ ������$

0��) �� ��� )�!��� ���1$

LBM "$ ����� "$ ��������� "$ ��� 7$ 3�!� %$ N��� ���

3�����$ ��* 0�--D1 �D*B$

LDM .$ .�������� '$�$ 3��� �$'$ ����)�// %$ N��� ���

3�����$ �B 0�--(1 ??-$

L(M "$ ��������� #$�$ '��������� ������� �) $ 3���

���$ N� $ ** 0�---1 �?*$

L<M �$�N�$ 7� �$�P�$ �� %$ N��� ��� 3�����$ �* 0�--D1

�+<*$

<< ! "��#����#� �� ��! $ %��� � &����� ����� �'� ()���* ++,��