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随着高宽带业务如高清电视、网络会议和视频类业务的迅猛发展,人们对接入网的传输容量和带宽灵活性提出了更高的要求。正交频分复用(OFDM)PON系统因其具有灵活的调制方式、更高的频谱效率和抗色散能力强等优势,因此成为下一代接入网最佳候选技术之一。本文针对直接检测OFDM-PON系统中的抑制损伤、降低系统成本、降低系统复杂度等关键问题展开研究,并取得了一定的研究成果。本文主要创新点和研究工作包括以下几点:1、为了降低OFDM-PON系统设备成本,针对OFDM-PON系统成本构成的关键部分ONU(其中核心器件ADC和DSP芯片是构成ONU成本的重要因素),提出了一种基于下变频和低通滤波的次线路速率ONU接收方案。实现了各个ONU仅对属于自身信号进行采样接收,降低了 ADC采样速率和后续DSP的运算规模和运算量,使ONU成本有效降低。40Gbps-20km-16QAM强度调制DD-OFDM-PON系统仿真结果表明:ONU接收端ADC采样速率要求,可从传统lOGSa/s降至2.5GSa/s,FFT运算规模可从传统256点降至64点。同时,21Gbps-50km-128QAM功能性离线实验验证了该方案的有效性。2、为降低IMDD-OFDM-PON系统中DSP算法复杂度并克服调制器非线性损伤,设计了一种基于DHT和Flip的IMDD OFDM-PON下行系统方案。由于DHT变换的特性,直接满足强度调制OFDM-PON系统中对调制信号需为实数的要求,且快速DHT变换FHT能够有效降低DSP算法复杂度。同时,将Flip-OFDM技术应用到PON下行系统方案中,降低了对光调制器线性区间范围的要求。40Gbps-60km基于DHT和Flip的IMDD OFDM-PON下行系统的仿真结果表明:相对于常规DCO-FFTOFDM系统,基于DHT和Flip OFDM系统能够改善灵敏度约为0.5dB。3、面向光接入网的更大容量(40Gbps以上)、更大覆盖范围(60km以上、分支比>64)的发展趋势,本文提出了一种基于Volterra滤波器抑制多种非线性损伤的大容量高分支比OFDM-PON下行传输方案。通过在OLT增加发射光功率,激发光纤非线性效应将色散致功率衰落谷点位置向高频处移动,不仅增加系统的可用带宽,而且解决了功率预算问题。在该IMDD-OFDM PON系统中存在因平方律检测、调制器啁啾等引起拍频干扰以及光纤非线性损伤,在ONU采用时域Volterra滤波器对上述非线性损伤联合抑制,同时利用“正交搜索算法”优化时域Volterra滤波器结构,降低ONU端系统复杂度。基于Volterra滤波器抑制多种非线性损伤的大容量高分支比IMDD-16QAM-OFDM PON下行系统的仿真结果表明:增大发射功率到20dBm,系统功率预算可达32dB;实现了分支比为128下40Gbps速率60km传输,且优化后Volterra滤波器抽头系数减少了约25%。