相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统由于良好的频谱利用率、高接收灵敏度以及强色散容忍性等特点在通信传输中广泛应用。但是CO-OFDM系统对同步误差敏感,同时当系统的传输距离和传输速率变大时,传输信道会限制系统的性能,因此需在CO-OFDM系统中进行同步以及信道估计技术提高系统的性能。本文主要研究CO-OFDM系统的定时同步以及信道估计技术,内容如下:首先,介绍CO-OFDM的理论,包括OFDM技术的原理及相关技术、CO-OFDM系统的结构及关键技术,并对相关的同步与信道估计技术进行详细的阐述。其次,针对传统定时同步算法的副峰干扰与复杂度高的问题,提出一种基于伪随机噪声(PN)序列的改进定时同步算法。改进算法主要在定时同步算法的训练序列方面进行优化。产生副峰是由于存在循环前缀,因此循环前缀的数据不能进入定时同步算法相关性计算的有效范围。在调整训练序列的结构时,使训练序列分别产生自不同的PN序列,两侧数据与中间数据无关,即循环前缀复制的数据与训练序列中间部分的数据无关。为了进一步去除副峰干扰,相关计算只计算中间部分数据的相关性,即不会涉及循环前缀,以此去掉副峰,同时降低复杂度。仿真结果表明,改进算法可去掉定时估计曲线的副峰,提高定时同步的精度,同时降低定时同步的复杂度。再次,针对定时同步算法在循环前缀不同长度与低信噪比的情况下定时不稳定的问题,提出一种基于定时度量计算的改进定时同步算法。根据PN序列良好的相关性,优化定时度量估计的计算方法,利用对称相关运算和延迟相关运算进行定时估计。仿真结果表明,改进算法在循环前缀不同长度与低信噪比的情况下,仍可实现准确定时同步,提高了定时同步的稳定性,同时定时度量估计的均方误差变小。改进算法比传统的几种定时同步算法定时性能更加完善。最后,针对信道估计算法中噪声干扰的问题,提出一种基于最小二乘(LS)降噪的改进信道估计算法。通过LS算法估计信道的传输矩阵,再进行综合降噪处理,即利用小波降噪算法和基于Blackman窗函数的符号内频域平均算法完成降噪过程。Blackman窗是二阶升余弦窗,幅度识别精度最高,增加了余弦二次谐波分量,可更好的抑制旁瓣。利用小波变换和基于Blackman窗的频域平均算法对LS估计的信道值联合降噪,对噪声的抑制作用更明显,对信道的特性值估计的更准确。仿真结果表明,改进算法能进一步抑制噪声,改善星座图,使星座图更具收敛性,同时降低误码率,提高信道估计的精度。