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正交频分复用(OFDM)技术具有频谱效率高、抗多径能力强以及可凭借强大的数字信号处理算法(DSP)补偿系统损伤的能力,而被广泛应用于传统有线与无线通信系统中(如ADSL、WiFi、4G LTE等)。为提高人们在接入网中日益增长的带宽需求,基于OFDM技术的无源光网络(OFDM-PON)系统可以有效解决传统基于通断键控(OOK)调制的无源光网络(PON)系统中频谱效率低与色散抵抗能力弱等相关问题。然而,在OFDM-PON系统中存在着诸多的损伤因素,如系统中光电器件的不理想频率响应以及高速时域交织模数转换(TI-ADC)中模数转换(ADC)偏置不匹配等问题。针对以上问题,本文通过低成本的数字信号处理算法来对相应损伤进行补偿。本论文的研究内容及成果如下:第一、基于分层非对称限幅正交频分复用(L-ACO-OFDM)系统提出了分层预编码技术。所提出的分层预编码技术可有效改善L-ACO-OFDM系统中由于不理想的信道响应而导致层内各子载波上的信噪比差异,减少层间错误传递,从而提高接收机性能。数值仿真显示,加入分层离散傅里叶(DFT)预编码和分层正交循环矩阵(OCT)预编码的L-ACO-OFDM系统具有相似的接收机灵敏度,但与未加入预编码的L-ACO-OFDM系统相比,在误码率(BER)为1e-3时,接收机的灵敏度提高了3.4dB。第二、提出了一种基于时域平均的低复杂度TI-ADC直流偏置不匹配在线数字补偿(OMC)算法。在高速TI-ADC中,由于各子ADC芯片直流偏置不匹配的问题导致接收OFDM信号中一个或多个数据子载波受到干扰,从而恶化接收机的整体性能。所提出的OMC具有较低的实现复杂度且可准确估计各子ADC的直流偏置,从而有效改善接收机的BER。通过实时实验与数值仿真对所提出的OMC算法进行有效验证,其中实验结果表明在基于5GSa/s TI-ADC的实时OFDM接收机中,所提出的OMC算法可以将BER性能性能提高一个量级,当BER为1e-3时,接收机灵敏度可提高5d B以上。仿真结果表明直流偏置不匹配将导致BER性能的“地板效应”,而使用OMC则可解决BER“地板效应”问题,显著提高BER性能,与无偏置不匹配的情况相比,信噪比的损失可以忽略不计。