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光正交频分复用(Optical orthogonal frequency division multiplexing,OOFDM)技术能够降低色散对光纤通信系统中的影响,且具有频谱利用率高、带宽分配灵活等优点,成为进一步提升光通信容量的研究热点。将它应用在传输速率不断增长的现代通信网络中,可以实现传输速率的平滑升级;同时,现代光网络正朝着高度自适应和可重构的方向演进,OOFDM技术的带宽分配灵活特点能够极大减少由于系统升级引起的设备更新和人工成本。可见,OOFDM技术是一种十分有潜力的面向未来的技术。本论文首先介绍正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术的发展历史、研究意义和基本原理,并分析基于双电极铌酸锂-马赫曾德尔调制器(LiNb03 Mach-Zehnder modulator,LN-MZM)产生OOFDM信号的基本原理;接着依据不同的接收机结构分析了直接探测光正交频分复用(Direct Detected OOFDM,DD-OOFDM)和相干光正交频分复用(Coherent Optical OFDM,CO-OFDM)系统特点。其中DD-OOFDM系统的收发机结构简单,实施成本低,使之成为宽带光接入网的优选方案。但是,在直接探测过程中,OOFDM信号子载波相互拍频产生的分布在[0,B]频带内的SSBI(Signal-to-Signal Beat Interference,SSBI)干扰,使接收的 OFDM信号受到影响(B是OFDM信号带宽)。本论文将从两个方面对DD-OOFDM系统中的SSBI干扰进行了研究:(1)研究了直接探测单边带正交频分复用(Direct Detection Single-Side-Band Optical-Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing,DD SSB-OOFDM)信号中载波边带比(Carrier Singal Ratio,CSR)和保护间隔(GuardBand,GB)对SSBI的协同影响。由于系统的光信号噪声比(Optical Singal Noise Ratio,OSNR)和接收端电带通滤波器(Eletronic Bandpass Filter,EBF)是影响系统噪声的重要因素,所以本论文推导了系统信号与干扰加噪声比(Singal to Interference plus Noise Ratio,SINR)的表达式,理论分析了在GB<B情况下,CSR和GB对SSBI和链路性能的影响。然后搭建了 20km 40 Gbit/s的DD SSB-OOFDM仿真系统,验证了 EBF和OSNR对系统性能和最佳CSR的影响及CSR和GB之间的均衡关系。仿真结果表明当CSR=8 dB,GB=6 GHz与 CSR=3 dB,GB=8 GHz 时的误矢量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)相同,但系统所需的GB前者比后者减小20%。这意味着在不增加接收机复杂度下,可以通过提高CSR来有效地减小SSBI对系统影响,减小系统所需的GB。此研究对提高DDSSB-OOFDM系统频带利用率(spectral efficiency,SE)具有重要意义。(2)提出了基于平衡探测的多边带正交频分复用无源光网络(Multiband Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing Passive Optical Network,MB-OFDM PON)架构,搭建了单波长传输下行40 Gb/sOFDMA信号和上行30 Gb/s 3边带MB-OFDM信号的仿真链路。由于基于平衡探测的拍频干扰消除接收机(beat interference cancellation receiver based on balanced detection,ICRBD)能够有效消除SSBI干扰,所以在OLT和ONU端均利用ICRBD探测光信号。同时ONU端利用下行OFDM信号的光载波作为上行链路载波,且在没有使用任何放大器的情况下,成功地实现了上行链路的传输。这使得ONU无需额外的激光源和功率放大器。该架构将MB-OFDM和PON技术相结合,具有成本低廉、频带利用率高、带宽容量大等优点。