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随着各种数据业务尤其是视频类业务的高速发展,用户对网络带宽的需求进一步增加,无源光网络(PON)面临着如何提高所能承载的信息容量,同时支持更多接入用户和更长传输距离的关键问题。正交频分复用(OFDM)作为一种多载波调制技术,具有频谱效率高、抗色散能力强等优点,能够满足PON较大容量传输的需求;同时借助于成熟的数字信号处理(DSP)技术,使OFDM-PON实现带宽灵活管理调度;采用直接检测(DD),大大减小了收端器件及算法的复杂度。因此,DD-OFDM-PON结合了 OFDM技术和成本较低的直接检测方式,得到了国内外的广泛关注。偏振复用(PM)技术,采用两个相互正交的偏振态,可成倍提高DD-OFDM-PON系统的传输容量。然而目前偏振复用系统仍面临许多关键问题,例如:提高现有系统的电谱效率、降低对ONU端器件响应带宽的需求是需要解决的问题;线性场调制PM-DD-OFDM-PON系统性能受限于子载波与子载波拍频干扰(SSBI)损伤,因此寻找合适的方案抑制SSBI,提高系统功率预算也是当前要解决的难题;此外,如何在基于子线路速率ONU的PM-DD-OFDM-PON系统中进行有效的偏振解复用,同样是当前需要解决的问题。本文围绕上述问题展开相关研究,主要研究工作和创新点简述如下。1.针对现有大容量PM-DD-OFDM-PON系统的大保护带宽使电谱效率降低的问题,提出了一种小保护间隔的偏振复用系统方案,通过减小两偏振态光载波的频率间隔以减小保护间隔,以提高系统电频谱效率。1OOGbps-PM-DD-OFDM-PON系统仿真结果显示,当保护间隔降为信号带宽的一半时,与非偏振复用系统相比,以约5.5dB的接收机灵敏度代价实现传输容量加倍、电谱效率增大为4/3倍。2.针对小保护间隔的线性场调制PM-DD-OFDM-PON系统受SSBI损伤的问题,设计了一种基于收端迭代的SSBI抑制方案,以提高系统功率预算。该算法针对偏振复用系统SSBI的产生原理,综合考虑色散、偏振串扰、平方率检测对信号的影响,首先重构出经过光纤偏振旋转后的收端两偏振态的光OFDM信号,然后重构直接检测后两偏振态上SSBI并从偏振解复用之前的OFDM信号中减除,以降低SSBI对有用信号的干扰。100Gbps-PM-DD-OFDM-PON系统仿真结果表明,采用该SSBI抑制方案使系统接收机灵敏度改善约5.4dB,有效增加了系统的功率预算。3.针对当前PON中ONU以线路速率接收处理信号所带来的器件带宽要求高的问题,设计了一种适用于PM-DD-OFDM-PON系统的子线路速率处理方案。该方案通过合理设计偏振解复用子带和子线路接收信号边带,使PM-DD-OFDM-PON系统收端子线路速率接收和偏振解复用算法得以有效配合,降低ONU端的器件成本。基于子线路速率ONU的PM-DD-OFDM-PON系统仿真结果表明,系统在完成子线路速率接收后可进行有效的偏振解复用恢复串扰数据。