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随着IPTV、高清电视、移动多媒体、视频流媒体等新的宽带业务不断涌现,用户对接入带宽的需求也以惊人的速度在增长,接入网作为用户网络体验的直接相关网络,对接入网的研究必将成为一个新的热点。下一代接入技术的要求包括大容量、长距离、多业务接入等。OFDMA-PON以其高频谱效率、灵活的资源配置方式、良好的前向兼容性和超远的接入距离成为下一代接入网的重要候选方案。本文围绕OFDMA-PON的基础理论研究和相关关键技术展开,具体分析了OFDMA-PON两种实现方式的优劣,搭建了OFDMA-PON离线试验平台；把基于DCT的OFDM技术引入接入网,对比了基于DCT的OFDMA-PON和传统的基于DFT的OFDMA-PON方案；搭建了上行OFDMA-PON实时传输平台,成功地进行了数据业务和视频业务的传输。本论文以OFDMA-PON上行传输系统为研究对象,从基本原理和实现方式出发,针对其中的关键技术和新型调制格式进行了深入研究。主要研究内容和相关成果可以分为以下几个方面：1)本文调研了OFDMA-PON研究现状和发展前景,对OFDMA-PON技术的基本原理和性能优缺点做了深入的研究。2)在研究OFDMA-PON基本原理和关键技术的基础上,深入分析了OFDMA-PON的两种实现方案(DD-OFDMA-PON和CO-OFDMA-PON)的性能和应用场景,总结了两种方案的优势和劣势,搭建了离线试验平台对OFDMA-PON实现方案作了进一步的研究了论证。3)在深入理解OFDMA-PON原理的基础上,提出了基于离散余弦变换的OFDMA-PON方案,分析了DCT技术应用于OFDM系统的优势,使用仿真的方法对基于DCT的OFDMA-PON系统性能进行了估计,并与传统的基于DFT的OFDMA-PON系统作了对比,证明了基于DCT的OFDMA-PON系统频谱利用率高的优势。4)基于国内目前对与OFDMA-PON研究处于理论研究或离线试验的现状,我们率先搭建了国内首个基于FPGA的上行OFDMA-PON实时传输平台,并且进行了数据业务和视频业务的实时传输测试,证明系统运行良好,验证了上行OFDMA-PON实时传输系统的正确性和可行性。