空间光通信具有信息容量大、通信频谱宽、激光光束方向性强、体积小、功率低、抗电磁干扰和抗截获能力强等优点,光相干检测技术能够有效提高通信系统灵敏度,降低系统复杂度,符合大容量空间光通信系统的需求。为实时补偿接收端信号在传输链路中受到的损伤,提高数据处理速率,适用于高速空间相干光通信系统实时数字信号处理(DSP)算法的研究具有重要意义。本文主要围绕2.5 GBaud偏振复用正交相移键控(PM-QPSK)系统相干接收机中信号解调所涉及到的IQ不平衡、自适应均衡解复用、时钟同步的实时算法展开研究,主要研究内容如下:(1)提出了一种适用于现场可编程门阵列(FPGA)实现的低复杂度并行偏振解复用算法,算法采用流水线的处理方式,并对误差累计方式进行了改进,能够提高数据的吞吐量,降低硬件实现复杂度。在详细介绍了低复杂度并行偏振解复用算法原理之后,对算法进行了仿真分析,详细分析了并行路数、误差累计方式、步长因子等关键参数对算法性能的影响,证明了算法的有效性。最后给出了算法的FPGA实现方案,经资源评估可知低复杂度并行偏振解复用算法对硬件资源的消耗大大降低。(2)基于传统的格拉姆-施密特正交化(GSOP)算法,提出了一种基于反馈结构的并行IQ幅度均衡算法,并仿真验证了并行IQ幅度均衡算法的有效性。完成了基于FPGA的并行IQ幅度均衡模块的开发实现,离线实验结果表明,在接收光功率为-41 dBm时系统误码率小于2E-5。最后对算法进行了资源分析和时钟约束分析,在并行度为16,输入位宽为12bit的条件下,算法占用资源不足总资源的百分之一,时钟约束后算法能够达到的最大时钟频率为357.27 MHz,能够满足我们对FPGA芯片运行速率的预期要求。(3)完成了并行时钟同步算法的FPGA设计实现,仿真验证了时钟同步模块的可行性。