随着计算机网络的不断演进，以及物联网、无线移动通信的快速发展，例如LTE、3G的商用，人们对于数据带宽的要求越来越高，其需求甚至是爆炸性的增长。日前，40Gb/s的传输技术已经成熟商用，100Gb/s的传输技术也在世界范围内扩大了商用试点规模，但这些仅仅只是短暂时间的缓解了网络带宽的压力。近年来，各大通信设备商的研发脚步已超越了100Gb/s传输网技术，放眼于400Gb/s传输网络的研发和试验。本文的研究内容是高速光相干传输系统的定时恢复（又称为时钟恢复），该技术正是为了未来的400Gb/s的传输网技术做关键技术的探究，同时也是目前光通信技术的研究热点之一。本文主要研究内容：一、本文研究了200Gb/s PM-NRZ-16QAM光相干传输系统的关键技术，并利用VPItransmissionMaker以及MATLAB搭建了系统的仿真平台。其中，发射端以及光纤信道主要是利用VPI进行搭建，保证了信道建模的准确性；其次，接收端的DSP算法部分主要是利用MATLAB来进行搭建的。二、主要研究与设计了该系统的定时恢复算法，并用MATLAB对其算法进行了仿真验证，比较了不同算法的优缺点和可行性。针对高速16QAM光相干传输系统，对算法做了相应的算法改进和优化。同时，得出了定时恢复算法在不同信道参数情况下的运行情况和数据，并分析了定时恢复环路的复杂度。三、通过仿真得出了不同程度的信道损伤（如噪声、CD、PMD）对定时恢复的影响；由于本文所使用的定时恢复算法对于光纤信道的色度色散（CD）以及偏振模色散（PMD）非常敏感，所以，本文还研究了CMA、MMA、DD-LMS等算法，针对光纤信道的色度色散（CD）以及（PMD）偏振模色散，设计了相应的滤波器进行均衡，以此提升了定时恢复的性能和鲁棒性。四、为了让该系统能够更好的适应未来的商用化，所以针对定时恢复的稳定性，本文还提出了一种多级定时恢复结构，确保了定时恢复的稳定性和性能。最后，本文还分析了该算法的延时情况。