相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统的接收灵敏度高,而且调制方式灵活,频谱效率更高,可以同时抑制色度色散与偏振模色散,在光通信领域受到了广泛关注和研究,但OFDM技术存在易受频偏的影响和对定时误差十分敏感的缺陷,因此系统的同步算法必须要准确的估计出定时与频率偏差,并对它们进行补偿。本文主要研究的是CO-OFDM系统的符号定时同步及载波频率同步,内容如下:首先,分析了OFDM技术的原理、CO-OFDM系统的结构及其包含的关键技术,重点分析了其中的同步技术问题,并在仿真平台搭建了CO-OFDM系统。其次,通过对基于伪噪声(PN)序列的定时同步算法的研究,如Schmidl&Cox算法、Minn算法及Park算法分析其特点及存在的弊端,针对PN序列算法存在高峰值平均功率比(PAPR)的问题,提出了一种基于恒幅零自相关(CAZAC)序列的改进算法,当序列的长度为4096时,通过仿真结果可知,基于CAZAC序列的改进算法的PAPR值恒为零,比基于PN序列的定时同步算法的PAPR值至少降低了8d B,且该算法的定时度量函数具有唯一脉冲状峰值,且改进算法的定时稳定性较好,在低信噪比的信道条件下,仍能实现精准定时,对色散的容忍度也比较高。此外,为了解决基于PN序列符号定时同步定时位置不准确及基于CAZAC序列加权实值PN序列的Ren算法的计算复杂度高的问题,提出了一种基于CAZAC序列与PN序列结合的定时同步算法,仿真结果表明该算法具有唯一的脉冲状定时度量函数,能够准确实现定时同步,并且相对于Ren算法,在接收端的计算复杂度大大降低了。最后,在分析了Schmidl&Cox载波频率同步算法与基于训练序列和虚子载波时频同步算法之后,提出了一种以格雷互补序列作为加权因子的时频联合同步算法,通过将格雷互补序列中的Shapiro-Rudin(S-R)序列作为加权因子加权到CAZAC序列上,实现符号定时同步和小数倍频偏估计,然后利用虚子载波法完成整数倍频偏估计,该算法只使用了一个训练符号,相比Schmidl&Cox算法节约了频谱资源。通过仿真结果表明,不管是在高斯信道还是色散信道,改进算法的精确性都比Schmidl&Cox载波频率同步算法和基于训练序列和虚子载波时频同步算法要高。