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随着云计算、移动互联网等宽带应用的广泛普及,网络数据流量与带宽需求持续快速增长,对光纤通信系统的发展提出了新的挑战。当前,采用先进的调制复用技术和基于数字信号处理的相干接收技术成为提升光纤通信系统容量和速率的重要手段,相干光正交频分复用(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, CO-OFDM)技术成为光传输信领域的研究热点之一。由于CO-OFDM系统对激光器的相位噪声与载波频率偏移十分敏感,对高速光信号正确接收带来严重影响,如何有效补偿CO-OFDM系统的激光器相位噪声和频偏特性,对于提升系统整体的传输性能具有重要意义。论文重点围绕相干光正交频分复用系统中的激光器频偏和相位噪声补偿技术开展研究,完成的主要工作和创新点如下：(1)分析了基于单载波和OFDM的相干光接收机中激光器频偏和相位噪声的作用机理和主要补偿机制,对单载波相干光接收系统中基于多符号差分检测的频偏和相位噪声补偿进行了数值仿真；(2)针对CO-OFDM系统中由于激光器线宽所引入的相位噪声问题,提出了一种基于多载波差分检测(Multi-Carrier Differential Detection, MCDD)技术的CO-OFDM系统相位噪声补偿方案,仿真结果表明,在激光器相位噪声较大的条件下,其补偿效果优于传统的公共相位误差补偿方案；(3)提出了CO-OFDM系统中MCDD与归一化差分预编码(Modulus-Preserving Differential Precode, MP-DP)技术相结合的激光器相位噪声和频偏联合补偿方案,相比于传统基于训练序列和导频的频偏补偿方案,该方案具有低复杂度、低开销的特点,仿真结果表明该方案可同时实现CO-OFDM系统中激光器频偏和相位噪声的有效补偿。