随着数据业务流量的飞速增长,光纤通信系统面临严峻的扩容压力。相比于强度调制/直接检测(IM/DD)系统,相干光通信系统能够同时调制光载波的多个维度,具有更高的频谱效率,能够满足光传输网容量持续增长的需求。但是,相干光通信系统具有成本高、功耗大的缺点。在传统的相干光通信系统中,发送端和接收端通常采用成本较高的窄线宽激光器,这占据了系统相当比例的成本。如果将大线宽激光器应用到相干光通信系统中,则能够有效降低系统成本。因此,研究大线宽相干光通信系统具有重要的研究意义和实用价值。随着激光器线宽的增大,信号受到的相位噪声加剧,同时相位跳周现象发生的概率也增加。为解决上述问题,本论文面向低成本的大线宽相干光通信系统,研究具有大线宽容忍度的载波相位恢复算法。具体的研究内容如下:(1)基于扩展Kalman滤波器的载波相位恢复算法。将扩展Kalman滤波器(EKF)算法用于载波相位恢复,利用EKF对随机状态量的估计特性,实现相位噪声的预测和估计。搭建仿真系统,分析了在QPSK和16QAM调制格式下,基于EKF的载波相位恢复算法的最优参数以及对应的最优性能,并且与维特比-维特比(VV)算法以及盲相位搜索(BPS)算法最优参数下的最优性能进行比较。仿真结果表明,对于QPSK和16QAM调制格式,当激光器线宽分别大于5-MHz和1-MHz时,基于EKF的载波相位恢复算法的误码性能要优于VV算法与BPS算法的误码性能。(2)基于数据辅助的并行扩展Kalman载波相位恢复算法。针对EKF算法串行化信号处理的问题,提出一种基于数据辅助的并行化EKF(Parallelized-EKF)载波相位恢复算法。通过在负载数据块中周期性地插入辅助数据,为EKF模块提供初始相位信息,实现数据块间的并行化处理。除此之外,利用辅助数据计算得到参考相位信息,有效消除跳周现象。为验证Parallelized-EKF算法的可行性以及该算法的线宽容忍度,进行了仿真分析。仿真结果表明,当OSNR Penalty为1-dB时,在7%FEC门限下,所提出算法的归一化线宽容忍度达到2.5× 10-4。进一步在光纤传输场景下对Parallelized-EKF算法进行性能分析,实现了采用20-MHz线宽的激光器,传输50-km标准单模光纤。研究结果验证了 Parallelized-EKF算法具有在低成本大线宽相干光通信系统中的潜在应用价值。综上所述,本论文重点研究了低成本大线宽相干光通信中具有大线宽容忍度的载波相位恢复算法,包括了基于EKF的载波相位恢复算法和基于数据辅助的Parallelized-EKF载波相位恢复算法,并通过仿真验证了算法的性能。研究成果为基于低成本大线宽激光器的大容量相干光通信系统提供了可行的解决方案。