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随着云计算、物联网和虚拟现实等带宽饥渴型业务的不断增长,光传输系统面临着不断扩容的压力。单波速率超过10 Gb/s的无源光网络(PON)已经成为目前的研究热点。而对于接入网来说,低成本、低功耗是其重要的衡量标准,所以采用低成本10-G器件实现25-Gb/s PON具有很好的应用前景。但是在这样的带宽受限PON系统中,会存在比较严重的码间干扰,光功率预算和色散容忍度也会降低,成为实现低成本25-Gb/s PON必须面临的挑战。研究表明,超奈奎斯特(FTN)信号在带宽受限的高速传输系统中具有很好的优势。只要接收端采用合适的数字信号处理算法,FTN可以在保证误码性能的不变情况下,将符号速率提高25%。本论文主要是针对未来接入网对速率的需求,围绕超奈奎斯特无源光网络,深入研究了可行的低复杂度均衡方法。具体研究内容和结果如下:(1)基于NRZ的低复杂度MLSD均衡方法。针对传统最大似然估计算法(MLSE)复杂度高和前馈均衡器(FFE)均衡性能有限等问题,本文提出了基于非归零码(NRZ)的低复杂度最大似然检测(MLSD)均衡方法。该方法是一种FFE、后滤波器和MLSD的级联结构。FFE的作用是对接收到的信号进行均衡;后滤波器用来去除FFE增强的带内噪声,同时将信道缩短为一个已知的有限脉冲响应信道;最后由MLSD利用后滤波器提供的信道信息去除系统残留的码间干扰,进一步提高系统的性能。(2)低复杂度MLSD均衡优化方法。低复杂度MLSD均衡优化方法是基于NRZ的低复杂度MLSD均衡方法的优化方案,主要是对后滤波器的抽头设计进行了优化。后滤波器为MLSD提供等效信道信息,而MLSD的计算复杂度会随着信道的记忆长度的增加呈现出指数增长。在信道的记忆长度为2时,固定后滤波器的部分响应模式,通过一个因子α对后滤波器抽头系数进行优化。这种方式得到的信道参数与实际信道匹配度更高。仿真和实验结果表明,相对于基于NRZ的低复杂度MLSD均衡方法,这种方式的性能有所提升,计算复杂度也有所降低。(3)基于EDB接收的均衡方法。在带宽受限的系统中,接收端接收到的信号受到码间干扰影响,会变为类似于电双二进制(EDB)信号,所以可以在接收端将信号当作EDB信号处理,然后采用简单的3电平FFE对信号进行均衡,最后将信号解码为NRZ信号即可。本论文搭建了28-Gb/s FTN-PON仿真和实验系统对以上三种均衡方法进行了对比。仿真和实验结果表明,基于EDB接收的均衡方法在保证良好传输性能的同时,也能保证比较低的计算复杂度。综上所述,本论文深入地研究了超奈奎斯特无源光网络中的均衡方法,提出了基于NRZ的低复杂度MLSD均衡方法及其优化方法和基于EDB接收的均衡方法,并通过仿真和实验对其均衡性能进行了验证。本论文的研究成果对未来25-Gb/s PON的实现和商用具有非常重要的意义。