在无人驾驶、数字孪生和智能终端等带宽消耗型移动业务驱动下,全球移动数据流量需求急剧增长,高频谱效率相干光传输系统在面向弹性光网络演进同时也将拓展至短距光互联网络。光性能监测和损伤均衡技术能够实时监测关键光性能指标和均衡系统损伤,为光网络的动态感知能力、可靠传输性能和可拓展性提供了技术保障,有利于光网络智能管理、优化和升级。光性能监测方案主要监测调制格式、光信噪比（optical signal-to-noise ratio,OSNR）和色散等关键参数,损伤均衡方案补偿同相正交（in-phase and quadrature,IQ）时延、偏振串扰、码间串扰和相位噪声等系统损伤。现有光性能监测方案将原始信号数据作为待监测参数的特征,引入了高复杂度和低普适性问题,增加了光网络的运维成本和风险。与此同时,现有损伤均衡方案为了降低复杂度和调制格式依赖性使用简易方式均衡系统损伤,引入了有限IQ时延容忍性、有限非线性容忍性和有限动态频偏容忍性等问题,降低了光网络的传输性能和可拓展性。为了有效地解决上述问题,本论文围绕低复杂度和强损伤容忍性光性能监测和损伤均衡这一主题开展了相关研究工作,研究内容分别是低复杂度调制格式和光信噪比OSNR联合监测方案、强损伤容忍性调制格式透明载波恢复方案和强损伤容忍性简化信道均衡方案,具体研究工作总结如下:（1）研究了信号多维度空间统计特征与调制格式和OSNR的关系,分析了系统损伤对信号统计特征的影响。琼斯空间信号峭度、幅度方差以及斯托克斯参量累积分布函数均依赖于调制格式和OSNR。提出了基于信号统计特征和人工神经网络相结合的低复杂度调制格式和OSNR联合监测方案,数值仿真和实验结果均表明两种监测方案能够实现m-QAM信号,m-PSK信号和OSNR联合监测。（2）研究了信号高阶统计量与相位噪声的作用机制,接收信号IQ分量峭度是相位噪声的凹函数。分别提出了以IQ峭度最小化和IQ峭度误差最小化为代价函数的技术思路,并将基于统计特性的代价函数、均值聚类算法和先进算法框架结合实现了强损伤容忍性调制格式透明载波恢复方案。对比现有调制格式透明载波恢复方案,数值仿真和实验结果均证实了本文研究方案在高斯噪声容忍性、非线性容忍性、线宽容忍性和动态频率偏移容忍性等方面具有优势。（3）研究了短距相干光互联场景下损伤耦合机理、频谱混叠以及现有简化信道均衡方案的架构和原理。损伤耦合和波特率频谱混叠会降低现有简化均衡方案的均衡性能。基于损伤耦合机理、均衡器架构和功能分析,提出并验证了兼顾复杂度和损伤容忍性的简化信道均衡方案。对比现有简化信道均衡方案,本文提出的简化信道均衡方案具有低时钟速率要求、强IQ时延容忍性和强色散容忍性等优势。本论文从信号统计特性和损伤耦合机理出发,结合信号统计特征和先进算法架构提出并实现了具有强损伤容忍性、高普适性和低复杂度等优势的光性能监测和损伤均衡方案,其不仅能够提高相干光传输系统的动态感知能力和可靠传输性能,也可以增强其拓展至短距光互联场景的竞争力。