在相干光通信系统中,激光器相位噪声导致信号在复平面内发生旋转,因此需要在接收端对信号进行载波相位估计和恢复。在利用M次方载波相位恢复算法进行相位估计时,简化了对相邻N个符号进行求和取平均以减小加性高斯噪声影响这一步,将由残余频偏、相位噪声及加性高斯噪声引起的总相位偏移量看作一个整体,直接估计出每个符号的总相位偏移,之后再恢复出调制相位。通过仿真比较了该算法与传统M次方载波相位恢复算法的性能,用该算法进行相位恢复后,信号的相位与原调制相位之间的误差只有10 ^-16 rad,而采用传统算法相位恢复后的误差可达0.3 rad,表明所提算法能够更加准确地恢复出调制相位,具有更高的估计精度。利用本文算法可在没有进行频偏补偿的条件下,直接完成相位恢复,而传统算法只能对频偏补偿后的信号进行相位恢复。此外,由于减少了求和取平均这一步,本文算法的复杂度也得到了降低。

在相干光通信系统中, 激光器相位噪声导致信号在复平面发生旋转, 因此在接收端需要对信号进行载波相位估计和恢复。文中主要对当前载波相位估计算法特性进行比较研究。介绍了两种经典算法Viterbi&Viterbi算法和盲相位搜索(BPS)算法的基本原理, 总结了六种二阶级联相位噪声估计算法。比较八种载波相位估计算法的硬件复杂度及线宽容忍度, 并评估了这八种载波相位估计算法在16QAM系统中的性能。

针对现有的BPS(盲相位搜索)算法计算复杂度过高的问题, 提出了一种基于改进型QPSK(正交相移键控)分区算法的二阶载波相位估计算法, 该算法的第一阶采用传统基于部分星座点的P3算法进行粗估计, 第二阶采用作者提出的改进型QPSK分区算法补偿剩余的相位噪声。仿真结果表明, 该算法的性能与BPS算法相近, 但计算复杂度较BPS算法降低了约1/13。

提出相干光通信系统的弹性判决辅助式最大似然（DAML）相位估计算法，将弹性DAML相位估计算法从相移键控（PSK）系统扩展到正交幅度调制（QAM）系统，并进行相位估计误差推导。仿真结果表明，弹性DAML在不同块长度条件下存在误比特率（BER）下界，能消除传统DAML的块长度效应，可有效降低符号检测过程对信号相位波动的要求，进而放宽相干光系统对激光器线宽的限制。

DAML (辅助判决式最大似然)相位估计相干光接收机已成为光通信领域未来考虑试验的相干接收方式之一。文章对DAML相干光接收机的启动进行了研究，在此基础上提出了一种冷启动方案。仿真验证了该方案的可行性，同时，对该方案进行了优化。仿真表明，当M次幂算法与DAML算法参数均取最优值时，冷启动方案性能达到最佳。

提出一种基于线性相位插值(LPI)的增强型载波相位估计(CPE)算法，并对其在112 Gb/s偏振复用16进制正交幅度调制（DP-16QAM）系统中的性能进行了仿真和实验研究。该算法在基于数据块平均的CPE算法基础上，通过对其获得的估计相位噪声进行LPI，实现相位噪声估计准确度的大幅提升。仿真结果显示，基于CPE的增强型CPE算法的相位估计误差的方差比基于数据块平均的算法降低了26%。同时，其线宽容忍度是基于数据块平均算法的2倍。在112 Gb/s DP-16QAM实验系统中对增强型算法进行了测试。实验结果表明，在误码率(BER)为3.8×10-3处，采用增强型算法时所需光信噪比(OSNR)比基于数据块平均算法降低了0.7 dB。仿真与实验结果显示，基于LPI的CPE算法性能与基于窗口扫描算法相当，但增强型算法的硬件复杂度降低了99.2%。

在使用高阶相位调制的100 Gbit/s及以上速率的相干光通信系统中，激光器的相位噪声和光纤传输中的色散效应是影响系统性能的主要因素。为了补偿色散及相位噪声的影响，文章提出一种将电信道均衡与相位估计模块在电域联合使用的方法，相位估计在电信道均衡之后完成，其结果同时用于电信道均衡器的抽头系数更新。该方法可以有效降低对电信道均衡中迭代步长的要求，有助于系统获得更低的误码率和更稳定的误码性能，并且能够支持的传输距离也会增加。

提出了一种适用于16-QAM的新型相位纠偏方法，克服了基于M次方算法的传统相位纠错方法不适用于高阶正交振幅调制的缺点.该方法结合正交频分复用调制方式，无需导频即可完成相位盲估计，且计算量较少.本文基于112 Gb/s 1 040 km的相干光正交频分复用传输系统进行了算法验证，并与传统的4次方纠偏方法进行了比较，实验证明该算法适用于正交频分复用和16-QAM调制平台，相位纠偏结果显著优于基于导频的4次方算法.