随着以高清视频、网络直播等为代表的高速率高质量业务的发展,用户对于接入网带宽的需求与日俱增。TDM-PON技术作为FTTx最主流的解决方案,因其维护简单、可靠性高、成本低等特点,在世界范围内获得广泛地应用。随着对光接入网带宽要求的提高,现有TDM-PON技术难以满足用户对接入带宽的进一步需求。同时,运营商希望下一代的PON技术在保持无源特性的基础上,能够提供更长的传输距离和更高的分光比,以便覆盖更广的范围和更多的用户。因此,在已部署的商用TDM-PON技术上实现平滑升级,是下一代PON的重要演进方向之一。本文主要针对高速TDM-PON上行传输方案及突发模式DSP技术开展研究,主要研究工作如下:1、分析了高速光纤传输场景下的信号损伤,研究了影响高速光纤通信的制约因素。对50Gbps速率下的重要高阶调制码型和接收方案进行了介绍,如4PAM、PM-QPSK、16QAM,对其频谱效率、接收机性能及系统成本等多方面进行仿真和分析。结果表明,传统PON系统采用的IM/DD传输方案难以满足下一代PON技术大容量、长距离、广覆盖的要求。2、提出了基于EA强度调制-相干检测的50Gbps及100GbpsTDM-PON上行传输方案。结合强度调制技术和相干检测技术的优势,在简化ONU发射机的前提下,大幅提升了接收机灵敏度。仿真结果表明,所提方案能够提供29dB功率预算,满足TDM-PON典型应用场景下的性能需求。考虑到相干接收机成本较高的问题,提出了几种对相干接收机的改进方案,有效降低了系统复杂度和成本。3、提出了针对50Gbps及100Gbps TDM-PON传输损伤的突发模式DSP方案。采用基于自适应均衡的RDE算法,对4PAM信号进行色散补偿和偏振解复用等处理。仿真结果表明算法具有较高的色散容忍度,能够对不同突发包的传输损伤进行有效补偿。针对相干接收机采样时钟同步的需求,提出了适用于4PAM调制格式的时钟恢复算法,该算法实现简单,能有效跟踪采样相位误差并进行补偿。针对突发模式下DSP算法快速收敛的需求,提出了基于数据辅助的方法,采用存取数据的方式将上一个突发包的处理结果用来处理相同ONU的下一个突发包,有效提高了算法收敛速度,能够满足突发模式接收机对开销的需求。