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随着英特网和多媒体等业务的发展,用户对接入网络带宽的需求呈指数增长。因为光纤通信具有明显的优势：容量大、传输距离长等,所以光纤被作为一种传输媒质应用到接入网中,用以提高接入网的跨度和容量。光纤到户(FTTH)被视为接入网的最终解决方案。而无源光网络(PON)因为连接光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)的光分配网络(ODN)采用无源的设备,可以抵抗电磁和雷电干扰,因而可以降低系统的故障率,从而降低了运维成本。因此PON具有成本低的优势,是实现光纤到户(FTTH)的优异的候选方案。目前广泛铺设并商用的PON技术主要有两种：EPON和GPON.这两种PON系统最高能提供10Gb/s的上下行带宽。而由于用户对带宽的要求不断增加,新一代PON要求带宽至少40Gb/s,这对时分复用PON(TDM-PON)来说,是一种巨大的挑战。正交频分复用(OFDM)具有带宽利用率高、抗色散、可与TDM-PON相兼容、可采用高阶调制来提高系统容量等优点。所以如果把OFDM应用在PON中,则可以大大提升PON系统的容量。现代生活使得用户对带宽的需求越来越大,这也迫使新的PON标准出现：NG-PON2。NG-PON2要求传输速率至少10Gb/s,传输距离至少20km,分光比至少1：32,并且ONU要实现无色,带宽在各ONU间可以实现动态分配等等。经过研究基于时分复用接入的PON(OFDMA-PON)系统成为满足NG-PON2的最佳系统方案。因此也受到了业界前所未有的的关注。OFDMA-PON即基于正交频分复用接入方式的无源光网络系统。在OFDMA-PON系统里,OFDM不仅是一种调制方式,同时也是各个ONU的接入方式,这样就提高了带宽分配的灵活性。本文对OFDMA-PON的基本原理进行了系统的阐述,并对OFDMA-PON系统的上下行做了研究。主要的研究内容和研究成果分为以下几个部分：1)通过阅读文献等进行广泛的调研,给出了OFDMA-PON系统的研究背景和研究现状；总结了PON的基本原理,并对PON技术的未来发展进行了展望。2)对OFDMA-PON系统的基本理论进行了研究。主要包括OFDM技术、光OFDM技术、将光OFDM技术应用于PON系统的OFDMA-PON技术,以及OFDMA-PON技术的研究进展。3)提出了一种应用于直接检测OFDM-PON (DD-OFDM-PON)系统的新的光单边带调制方法。这种方法结合了Asymmetric Clipping Optical (ACO)技术和兼容光单边带理论,称之为ACO-SSB。这种单边带方法能够节约功率,并提高系统性能。论文首先对ACO-SSB提出的技术背景进行了系统的介绍,然后给出了ACO-SSB的理论推导过程,最后搭建基于ACO-SSB的下行10Gb/s的DD-OFDM-PON仿真系统,并对系统的性能进行了分析和验证。4)对上行OFDMA-PON系统的关键技术进行了研究和仿真。对20Gb/s的上行OFDMA-PON系统进行了研究。研究内容主要包括三个方面。第一,对上行OFDMA-PON系统的接入方案进行研究,并最终给出了基于环回结构的OFDMA-PON设计方案。此方案满足NG-PON2标准关于ONU无色性的要求。第二,对系统的信道均衡算法进行了研究,使用基于数据帮助的训练序列时域平均算法来补偿链路的色散等线性损伤。第三,研究了系统光器件单元的结构原理,并对系统物理成帧关键参数进行了设计。第四,最后搭建了20Gb/s上行OFDMA-PON系统仿真平台,对仿真参数进行了合理的设计,同时给出了仿真的结果分析。