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随着物联网和云计算的推进与普及以及FTTx和3G移动宽带业务的规模开展,骨干传送网容量迅猛增加。作为国家网络基础设施建设与发展的核心,骨干传送网的带宽压力日益增大,大幅提升骨干传送网的传输容量势在必行。对于DWDM传输系统,提升单信道传输容量是提升系统总容量的重要途经之一。随着单波100Gb/s系统商用部署的起步,下一代高速传输系统的研究工作已经启动。根据以往信道信息速率提升的经验,当信道速率由如今单波长100Gb/s向更高升级时,通常是以4倍或者10倍的量级提升,因此单波长信道400Gb/s及1Tb/s系统成为了人们的研究热点。本文针对单波长信道超100Gb/sDWDM系统的关键技术进行了深入研究,分别从C波段系统容量,单波长超100Gb/s传输系统方案,以及数字去损伤DSP核心算法等方面进行了研究,并取得了一定的创新性成果。本文的主要研究内容和创新性成果如下：1、针对单波长信道超100Gb/s DWDM传输系统应当选择400Gb/s还是1Tb/s的问题,本文在考虑OSNR与非线性效应同时影响系统性能的前提下,提出了一种由最优入纤光功率确定系统调制最高阶数进而计算DWDM系统C波段容量的方法。利用所提方法,分析了单波长信道112Gb/s、480Gb/s和1.2Tb/s系统在不同传输距离下的C波段容量。分析结果显示：对于6.25GHz信道间保护间隔的DWDM系统,当无电中继传输距离小于1000kmm时,单波480Gb/s系统C波段容量最大,当传输距离大于2200km时,单波1.2Tb/s系统C波段容量最大；对于无信道间保护间隔的DWDM系统,当无电中继传输距离小于2300km时,单波112Gb/s系统的C波段容量最大,当传输距离大于2300km时,三种系统C波段容量相当。2、为合理选择不同应用场景下单波长信道超100Gb/s传输的系统方案,本文分别从系统性能、系统成本和技术实现可行性三个方面详细对比了多种主流的系统方案。对比结果显示：大于1000km的单波480Gb/s DWDM系统,基于QPSK调制发端DSP生成子载波的多频带E/O-OFDM系统方案最优；小于1000km的单波480Gb/s DWDM系统,基于16QAM调制的单频带E/O-OFDM系统方案最优。对于单波1.2Tb/s传输,基于QPSK调制的Nyquist WDM系统方案较好,通过仿真验证了基于QPSK调制的1.2Tb/s Nyquist WDM传输系统可传输3200km。此外,针对1.2Tb/s Nyquist WDM系统子信道去损伤问题,实验验证了课题组提出的全数字时钟同步与自适应均衡解复用联合算法等数字去损伤DSP算法的有效性。3、为克服色散引起的光OFDM信号ICI损伤,本文提出了一种低计算复杂度的应用于星形16QAM O-OFDM系统的差分预编码色散补偿算法,并通过理论及仿真分析验证了算法对去除ICI影响的有效性。所提算法与信道估计算法相比,抑制ICI的效果相当,而算法的计算复杂度降低一半以上。4、对于单波超100Gb/s O-OFDM传输系统,信号的高PAPR不仅使得光纤非线性效应更容易被激发,还会影响MZ调制器的线性场调制性能。本文提出了一种基于arcsin变换的提高光OFDM系统发射机输出光功率的方法,通过仿真验证了所提方法可将发射机输出光功率提高2dB左右。在基于16QAM调制的单频带E/O-OFDM传输系统中优化了SLM算法中附加相位数量的设置,并改进了附加相位信息传递的方法,仿真验证了改进后算法抑制光纤非线性效应的有效性。