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近年来,云计算、IPTV和4K/8K高清电视等高速服务的快速发展进一步提高了对于接入网带宽的要求。目前在无源光网络（Passive Optical Network,PON）中,强度调制/直接检测（Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD）系统用于短距离光通信系统中。而多载波正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号因具有较强的色散鲁棒性和高频谱效率等优点,被视为光接入网中有效的光通信技术之一。由于光纤通信中传输的信号为非负实数信号,非对称限幅光OFDM（Asymmetrically Clipped Optical OFDM,ACO-OFDM）是一种光功率效率较高且接收灵敏度高的单极性OFDM信号,本文对基于ACO-OFDM的强度调制直接检测系统进行研究,采用预编码和相关数字信号处理算法提高了系统的传输性能。本文主要创新工作如下:1、提出了一种正交循环矩阵（Orthogonal Circulant matrix Transform OCT）预编码和数字限幅技术联合方案用于ACO-OFDM系统,采用OCT预编码可缓解高频子载波衰落带来的信号损伤,而数字限幅技术可降低器件带来的非线性效应,提出的OCT预编码和数字限幅技术联合方案可有效提高ACO-OFDM信号的光纤传输性能。另外,在接收端采用最小二乘法（Least Square,LS）信道估计和频域均衡方法,研究了不同算法下信号的信噪比（Signal noise ratio,SNR）分布,及多种接收光功率下信号的误码性能。实验结果表明,OCT预编码方案性能优于数字限幅方案,两者结合的性能优于单一方案。在20km单模光纤传输后,误码率为5×10-5,远低于7%的前向纠错（Forward Error Correction,FEC）门限值3.8×10-3。2、提出了一种OCT预编码和离散傅里叶变换扩展（Discrete Fourier Transform Spread,DFT-Spread）联合方案用于直接检测强度调制ACO-OFDM系统,进一步降低ACO-OFDM信号的峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）,改善了信号的非线性效应。并研究了16QAM ACO-OFDM信号的误码性能。通过比较光背靠背和20km单模光纤传输后的SNR和误差向量幅度（Error Vector Magnitude,EVM）,实验结果表明,提出的OCT预编码和离散傅立叶变换扩展联合方案的性能优于单一方案的性能。经过20km单模光纤传输后,相比传统信号以及OCT预编码和数字限幅联合算法,此次联合方案的ACO-OFDM系统的接收灵敏度分别提高了1.3dB和3.1dB。