从网络的长期发展趋势来看,随着云计算、云存储、交互式超高清视频等多样的新服务的不断增加和持续发展,以及随着用户数量的逐年增加,企业和个人用户对流量需求日益增加。因此对网络接入带宽的需求长久以来保持了较高的增长速度,并且日渐提出了更高的要求。PON技术是目前世界范围内发展前景最好的FTTx技术,并且已经成为了FTTx最主流的解决方案之一,随着PON网络系统部署规模的逐渐增大,建设成本不断降低,这使得PON技术的竞争力进一步增强,在世界范围内获得了广泛的认可。从目前PON的发展与应用情况来看,为了满足高容量,高速率的传输需求,开展现阶段10G容量PON之后的下一代光接入技术已经成为迫切的需求。作为下一代大容量光接入网的重要解决方案之一,TDM-PON在实际部署、成本以及技术成熟度上具有极大的优势。因此,高速TDM-PON是下一代大容量光接入网的重要解决方案之一。本文主要以设计50Gbps TDM-PON下行传输可靠和低成本的方案及关键DSP技术为目标开展研究,主要的研究工作如下:1、分析了高速光接入网传输系统中常见的光纤链路损伤并且对制约高速光纤通信系统的因素进行了理论研究分析。通过理论研究与仿真验证相结合的方式研究对比了50Gbps速率下不同调制格式方案,例如对MPAM、Nyquist MPAM、16QAM等重要高频谱效率码型的色散与噪声容忍度、接收机灵敏度、频谱效率、码型产生复杂性与成本等关键指标进行了整体分析与比较。2、提出了基于MZM调制器的强度调制-直接检测50Gbps TDM-PON下行传输方案。MZM调制器集成度高,强度调制,直接检测接收到的强度调制信号仅在幅度携带着有效信息,频偏和相位部分并不携带有效信息,不需要再进行载波频偏和载波相位的恢复,降低了系统的成本和对收发端激光器的性能要求。而且采用直接检测技术同时也降低了接收机电域DSP均衡处理算法方案的复杂度。最后理论分析并仿真验证了三种电域自适应均衡DSP算法对高速传输链路损伤的补偿性能。3、采用实际商用器件对上述提到的50Gbps TDM-PON下行传输系统的设计方案进行了离线实验验证,并对实验结果进行了分析。