Várias implementações e algoritmos de codificação no domínio da frequência têm sido explorados desde a década de 1970. No domínio espectral há a possibilidade de se manipular sinais de fontes ópticas coerentes ou não-coerentes, manipulando fase ou intensidade espectral. A principal motivação para a manipulação da intensidade espectral é que a largura de faixa do sinal independe da largura de faixa da fonte, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) não-coerente. Desse modo, os parâmetros que definem o código tornam-se independentes da informação a ser transmitida. O processo de
codificação funciona da seguinte forma: o pulso é inicialmente disperso espacialmente por uma rede de difração, e cada usuário tem um codificador de intensidade espectral para bloquear ou transmitir seletivamente determinadas componentes de frequências de acordo com o código do usuário. Esse processo de modulação resulta em distorção do pulso no domínio do tempo, configurando o espalhamento temporal do pulso de entrada.
Fontes incoerentes (como os LEDs) foram incorporadas em sistemas OCDMA com codificação de intensidade espectral por Zaccarin e Kavehrad em [30-31]. Neste esquema, quando o bit “1” é transmitido por determinado usuário, seu respectivo código A() é usado para modular em intensidade o espectro do pulso. O contrário acontece quando o bit “0” era transmitido, quando o pulso é modulado com o código Ā(). Assim, por meio da detecção balanceada se obtém correlação cruzada nula entre diferentes sequências de códigos, eliminando a MAI. A desvantagem desse esquema é que são necessárias duas máscaras de fase e dois fotodetectores para cada sistema de decodificação de cada usuário [32]. Um esquema parecido foi proposto em [33], mas utilizava codificação bipolar. Isso só foi possível porque uma sequência bipolar xn
contendo {-1,1} pode ser representada como a diferença entre duas sequências unipolares un e ūn contendo {0,1}, sendo que un foi obtida substituindo-se os símbolos “-1” de xn por “0”. Dessa forma, quando um bit “1” é transmitido, a sequência un é transmitida no canal
A e ūn no canal B, e vice-versa para “0”. A desvantagem deste sistema é utilizar dois
canais para a transmissão dos mesmos dados. Mais tarde, este sistema foi amplamente analisado e demonstrado experimentalmente [34].
Em virtude do LED não apresentar um espectro plano, os chips “1” poderão ter diferentes valores de energia, dependendo da posição que eles assumem ao longo do espectro. A consequência disso será a perda da ortogonalidade perfeita entre usuários. Esse problema tem sido atacado de três maneiras. Primeiramente, e de maneira mais simples, pode-se simplesmente reduzir o comprimento da faixa de frequências para a região mais plana do espectro. A segunda consiste na atribuição de diferentes comprimentos de códigos a diferentes faixas de frequências, dependendo da posição dos chips nos códigos, com a desvantagem de que isso aumenta a complexidade na fabricação da máscara [35-36]. A terceira consiste em equalizar o espectro do LED utilizando-se filtros acustoópticos ou moduladores acustoópticos (AOM) [37], ou ainda utilizando-se um modulador espacial de luz (SLM) programável, tal como dispositivos de cristal
líquido (LCD) [38]. O funcionamento desses moduladores (SLM, LCD, AOM, etc.) foi detalhado por Weiner para aplicações em formatadores de pulsos em [39,40].
Outras pesquisas em codificação de intensidade espectral buscaram o desenvolvimento de novos códigos com melhores características de cardinalidade e ortogonalidade. Análises teóricas de sistemas OCDMA mostraram que a interferência de acesso múltiplo (MAI) é a principal razão para a degradação do desempenho do sistema, especialmente quando envolve um grande número de usuários [9,11]. Em sistemas OCDMA com codificação de intensidade espectral, para um dado número de usuários e comprimento de código, a MAI é determinada apenas pelos valores da correlação cruzada “em fase” entre as sequências de códigos, uma vez que a correlação perderia seu sentido físico se fosse feita fora de fase [30]. Uma grande vantagem desses sistemas é que se pode eliminar a MAI - via esquemas de detecção balanceada - quando os códigos utilizados têm uma correlação cruzada “em fase” conhecida, como no caso dos códigos Walsh-Hadamard (W-H) e m-sequence [30].
Supondo a identificação desses códigos pela notação (N, w, λ), onde N é o comprimento da sequência do código, w a ponderação e λ a correlação cruzada “em fase”, outros códigos foram propostos buscando a supressão do ruído de intensidade espectral no detector causado por flutuações de fase das fontes ópticas. O código ((qm+1-1)/(q-1), (qm-1)/(q-1),(qm-1-1)/(q-1)) foi proposto baseado em pontos e hiper-planos de uma progressão geométrica PG(m,q), onde q é a potência de um número primo q=pn com n sendo um inteiro positivo, e m (m>2) denota o vetor espacial de dimensão finita [41]. Algoritmos para sua construção também foram demonstrados junto com os métodos de construção algébrica do código (p2+p,p+1,1) para cada número primo p (p>2), baseados em modificações feitas nos códigos obtidos por meio do método da congruência quadrática em [42]. De maneira semelhante, baseado em códigos de saltos em frequência (FH), outra família de códigos (q2+q,q+1,1) foi proposta para potência de um número primo q. Este código não apenas possui uma correlação cruzada ideal, mas também existe para um número muito maior de inteiros que o código baseado no método da congruência quadrática [42]. Esses códigos mostraram desempenho muito superior ao código Walsh- Hadamard [42]. Já em [43], foi proposto um código primo modificado (p2,(p-1)/M,1), onde p é um número primo e M é um fator de expansão do código. A utilização de pares de interferômetros Mach-Zehnder (MZI), que possibilitam a eliminação da MAI, e de códigos primos modificados para suprimir o ruído de intensidade espectral fez esse sistema operar com um maior número de usuários que os sistemas descritos anteriormente
para uma BER de 10-9 [43]. Também foi proposto um código com correlação cruzada igual a zero, o que aproxima esse sistema dos sistemas com multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), já que a componente espectral transmitirá informações de apenas um usuário [44].