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在宽带业务对速率的需求不断增长和40 Gb/s以太网技术已走向应用的推动下,如何实现可提供“面向未来”的超高宽带的下一代接入网系统,成为当前无源光网络(PON)技术的发展趋势和研究热点。在带宽提升的同时,下一代PON (NGPON)系统还必须能够保持低成本的接入以及实现细粒度的资源分配,才能够有效地承载运营商提供的多元化应用业务。光学正交频分复用(OFDM),作为面向未来光通信的最具吸引力的候选方案,可高效地支持各种先进调制格式,具有良好的抗色度色散和偏振模色散(PMD)能力、频谱效率高和基于数字信号处理(DSP)实现的自然兼容性等优势。将基于OFDM的高效多址技术与PON结合,所构建的大容量OFDMA-PON系统能够透明地支持多样化业务应用,并可实现时域和频域二维的动态带宽分配,已成为业界积极研究的新热点。为了实现NGPON单波长40Gb/s的超高速率下行链路,需要引入偏振复用(POLMUX)技术以缓解数模转换(DAC)的速率瓶颈,使得信道利用率和系统容量翻倍。现有的POLMUX系统研究,基本都利用相干检测以实现接收信号偏振解复用,其收发机复杂度较高,不符合PON系统的应用要求。本文提出了一种低硬件复杂度的基于直接检测和光学单边带调制(OSSB)的POLMUX-OFDMA-PON下行链路方案。在光线路终端(OLT),应用厄米对称映射、希尔伯特变换以及优化偏置的MZ调制器,实现了OSSB信号的产生,之后两路单边带OFDM信号被分别调制到偏振正交双光载波的上下边带,以产生可有效抵抗交叉偏振干涉的POLMUX光信号。在光网络单元(ONU),通过采用偏振分束直接检测、引入新型的MIMO信道估计方法和偏振解复用算法,实现POLMUX-OFDM信号的高效恢复。在光信噪比为40dB时,仿真结果显示本架构下采用16QAM调制的信号传输20km后的误码率可在前向纠错(FEC)门限之内。与POLMUX相干接收方案相比,本方案在成倍提高系统的频谱效率的同时,通过数字信号处理技术有效地简化了OLT/ONU端的光学结构。