随着信息科技的发展和互联网的普及应用,人们对大容量通信传输的需求日渐提高。相干光通信由于具有高灵敏度、高频谱利用率,并且采用高阶调制技术有效地提高了系统的信道容量,故在长距离传输中得到了广泛的应用。在相干光通信系中,原始信号在经过光纤传输后不仅存在幅度衰减,还会存在由于光纤线性和非线性效应引起的信号畸变,因此在接收端需要采用相应的算法进行补偿以完成对原始信号的再生与恢复。为了准确地恢复出原始信号序列,恢复发送的时钟是首要任务。因此,同步时钟信号的质量直接影响后续的载波恢复以及误码率(bit errorrate,BER)等性能。本文将针对相干光通信中的同步技术及相关的算法进行理论推导、仿真分析和实验研究。论文主要研究工作如下:(1)提出自适应均衡优化的定时恢复环路。本文对相干光通信进行了系统分析,对接收端各个模块进行了深入研究,其中包括时钟恢复模块、色散补偿模块、偏振复用等关键技术的研究。对反馈式定时恢复环路中涉及的技术进行了详细研究,即插值滤波器、定时误差检测器、数控振荡器、环路滤波器等。本文在传统的时钟恢复环路及定时误差检测算法的基础上,在色散补偿前引入基于递归最小二乘(recursive least square,RLS)算法实现的自适应均衡技术对信道噪声进行自适应滤波以减少非平稳噪声的干扰。(2)提出反馈式自适应分相误差检测算法。本文对不同的定时误差检测算法进行了对比研究,分析了各个算法的优缺点,在Gardner算法的基础上提出反馈式自适应分相误差检测算法。该算法通过计算相邻符号是否同相,采取不同的误差检测算法来确定误差值。同时与比例积分相结合,将上一时刻的误差值作为当前误差判定的参考,可以有效地解决误差过度调节问题,达到降低系统的误差抖动及提高系统传输性能的效果。(3)提出联合信道均衡的系统同步方案。本文在原有的光纤通信系统基础上,联合信道均衡技术构建了一套完善的时钟恢复系统。通过对色度色散、偏振模色散的深入分析,在时钟恢复环路中添加色散补偿及偏振模补偿消除光纤线性效应对时钟信号提取的影响。对传输链路分析确定影响时钟恢复主要因素,并通过相应补偿算法,如频偏估计、盲均衡算法等进行补偿。此外,本文通过在定时误差检测前添加消除相位干扰措施,提高时钟恢复的准确率。