随着互联网市场的蓬勃发展,大数据中心、云计算以及其他光互连应用对传输速率和传输带宽的需求快速增长。局域接入网中的以太网技术已经经历了从10M、100M、1G、10G到40/100G的发展,现在正向着下一代的400G发展。与此同时,其各方面的优异性能也促使它迈向了更广阔的城域网甚至广域网领域。随着400G以太网标准的制定,为了达到更高的传输速率,在城域光网络中对4-脉冲幅度调制(PAM4)等合适的高阶强度调制和直接检测(IM/DD)的相关技术与应用的研究成为了国内外研究的热点。高阶脉冲幅度调制(MPAM)的主要问题是随着M的增大,其对码间干扰ISI的抵抗力会快速下降,其结果就是MPAM链路会更容易误码,从而影响信号的可靠传输。正因为如此,许多MPAM应用需要和前向纠错(FEC)等信道编码技术配对使用,而作为5G增强移动宽带场景的信道编码技术方案,低密度奇偶校验码(LDPC)和极化码(Polar Code)成为了信道编码中的热门研究对象。信号调制和信道编码都是信息传输系统中的重要组成部分,其对信息传输的有效性和可靠性起着巨大的作用。因此本文在研究了城域光网络纠错编码和调制相关原理的基础上,重点研究了城域网中的LDPC码、极化码和光脉冲位置调制。论文的主要研究内容如下:(1)在研究了前向纠错编码技术、LDPC码构造方法的基础上,设计了基于LDPC-TC-32QAM编码调制的50GS/s光纤通信系统方案,仿真研究了其误码率性能和译码时迭代次数对误码率性能的影响,并和LDPC-16QAM作了对比。(2)在研究了极化码构造方法的基础上,仿真研究了极化码在不同码长、不同码率下在AWGN信道和BEC信道的性能。(3)在研究了城域网需求和MPAM性能的基础上,研究了 MPAM和基于格雷编码形式的PAM4调制方案,仿真分析了其误码性能。提出了一种基于双环迭代的光脉冲位置调制方法,在文中设计了其调制方案以及相应的解调方案,阐述了其映射原理,仿真研究了其在带宽利用率、误比特率和色散方面的性能,并跟PAM4进行了对比。研究结果表明其有较好的误码性能和色散性能。