相干光通信结合数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)近年来得到飞速的发展,利用DSP算法可以有效的补偿光纤通信链路中的各种损伤。随着日益增加的通信带宽需求,高阶调制格式如正交幅度(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)调制等高频谱利用率的调制方式被认为可以有效的满足高容量的传输,但是对于高阶调制格式而言,其对由发射激光器与本振激光器引起的相位噪声十分敏感,因此相应的载波相位估计DSP算法的研究就显得尤为重要。本文首先介绍了数字相干光通信的研究背景与意义以及载波相位估计DSP算法的发展现状。然后详细分析了各种形式相干接收系统的原理,并对相干光通信中的DSP算法的整体流程进行了介绍。在此基础上从激光器相位噪声的数学模型入手,着重研究分析了目前的载波相位估计算法的原理、流程以及各自的优点与缺点,并提出一种针对32QAM的基于准QPSK分圈的载波相位估计方法,用以取代传统的QPSK分圈法,使得32QAM中第一级可用于相位估计的星座点由25%提升到75%,大大增强了相位估计算法对相位噪声的跟踪能力。通过MATLAB建立信号模型,分别对两种算法的单独性能以及与交叉星座图变换(Crossed Constellation Transform,CCT)和最大似然(Maximum likelihood,ML)估计算法组成的多级相位估计算法进行了仿真比较分析。仿真结果表明,在单级的情况下所提出的准QPSK分圈算法相对于传统QPSK分圈算法,在误码率为1 10-2时,以1dB的SNR代价可容忍的激光器线宽与符号周期乘积有85%的提升。结合多级相位估计算法,改进算法总的可容忍的线宽与符号周期乘积达到5.1 10-5,对于32Gbaud的系统来说意味着可以忍受的激光器线宽达到1.63MHz。