由于人们对光通信网络带宽的需求快速增长,采用高频谱利用率的正交幅度(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)调制格式的相干光通信以及基于数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)的相干接收机的研究日益受到关注。结合DSP技术的相干接收机可以灵活的运用DSP算法对信号传输过程中受到的损伤进行补偿,相应的DSP算法成为数字相干接收机的研究热点,主要的研究方向放在降低DSP算法的运算复杂度以及提高算法的性能指标两个方面。本文首先介绍了结合DSP技术的相干光通信的背景以及目前的发展现状,然后详细介绍说明了相干光通信中相干接收的原理以及信号的线性损伤,包括色度色散、偏振模色散、IQ不平衡、频偏与相位噪声,并介绍分析了相应的DSP补偿算法。本文的重点放在载波恢复中的频偏估计这一部分,载波恢复包括频偏估计与相位估计,其中频偏是由于发射激光器与本振激光器中心波长存在偏移,相位噪声来自于激光器的相位随机走离效应,频偏与相位噪声会引起星座图的旋转,从而极大的影响系统的性能,其补偿算法的研究显得尤为必要。本文深入研究了目前频偏估计算法的性能,并进行了仿真分析,提出了一种基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的低复杂度频偏估计算法,该方法应用于基于FFT的两级频偏估计算法之中的第二级,相比已有的基于梯度下降(Gradient Descent,GD)和基于调频z变换(Chirp-z Transform,CZT)的方法,在估计精度近乎一样的情况下使运算复杂度下降了75%以上,大大减轻了硬件的负担,同时其拥有固定的运算流程和良好的格式兼容性适合在实时通信系统中运用。