经过了多年的发展,通信网络中的主干网速率已经大为提高,因此低速率的接入网成了网络带宽的“瓶颈”。目前,光纤接入网中的无源光网络(PON)逐渐成为最有吸引力的接入方案。无源光网络根据复用方式的不同可以分为时分复用无源光网络(TDM PON)、波分复用无源光网络(WDM PON)、码分复用无源光网络(OCDMA PON)、副载波复用无源光网络(SCM PON)和正交调制无源光网络(OFDM PON)等。其中TDM PON和WDM PON是PON的主要形式。PON的升级、WDM PON上行再调制和再调制WDM PON的广播组播功能附加是PON研究领域中的几个研究热点。本文提出了将线路编码和正交调制应用在PON升级、WDM PON再调制和再调制WDM PON的广播组播功能附加结构中,并通过软件仿真和实验测试等方法验证了系统的可行性并测试了这些系统的性能表现。差分相位位移键控(DPSK)、偏振态位移键控(PolSK)和频率位移键控(FSK)等调制方式不改变光载波的幅度,因此可以认为相对于强度调制时正交的,因此也被称为正交调制。基于此,本文提出了基于正交调制的PON升级结构。对新PON信号采取正交调制,消除了其对旧PON信号的影响。我们分别搭建了基于DPSK和PolSK的PON升级结构,各实现了20公里和25公里的传输。线路编码可以用一些特殊的线路码型组合降低编码信号的低频分量。本文提出在PON升级和上下行非对称的再调制WDM PON中使用线路编码对高速的新PON信号和下行信号进行线路编码,从而减少了对低速的旧PON信号和上行信号的干扰。通过切换不同编码效率的线路编码,在PON升级的不同阶段和不同的下行带宽要求下将旧PON信号对新PON产生的干扰干扰和下行信号对上行信号的干扰降到最低。我们通过仿真和实验测试,验证了线路编码应用在PON升级和上行再调制中的可行性,并测试了提出的系统的表现,并给出了线路码切换的顺序。本文还探讨了线路编码码型的选择及其应用的优缺点。本文在最后一部分提出了基于线路编码和正交调制实现带广播组播功能的再调制WDM PON。我们分别用IRZ-Manchester码和DPSK调制的组合以及Inverse PPM和PolSK调制的组合来实现带广播组播功能的再调制WDM PON结构。本文分别详细介绍了所提出的来的IRZ-Manchester码和Inverse PPM。然后我们分别通过仿真软件和实验测试得到这两种码型在提出的结构中的表现,并与IRZ码和Manchester码作对比。测试结果表明我们提出的IRZ-Manchester码和Inverse PPM在系统中有更优的表现。最后我们在IRZ-Manchester码与Inverse PPM间进行了比较,讨论了其优缺点及适用范围。