当今信息时代,随着云计算的兴起,数据中心光互联将在整个网络中占有举足轻重的地位。目前,通信容量大、频谱效率高的相干光通信技术结合波分复用技术在长距离光通信中应用广泛,但是其结构较复杂、算法复杂度较高,不能满足短距离数据中心通信的要求。得益于光频梳优良的特性,如频率稳定、谱线相位相干性好、平坦度好等,用光频梳作相干光波分复用系统(WDM)的光源,有助于在接收端通过联合数字信号处理降低复杂度。将基于光频梳的相干光WDM系统用于短距离数据中心光互联是一个值得关注的研究方向,有希望在简化复杂度的同时满足日益增长的带宽需求。针对相干光通信数字信号处理算法,本文分别研究了载波频偏估计和载波相位恢复。一方面,本文介绍了三种已有的载波频偏估计算法,提出了一种新的基于FFT的低复杂度的两级频偏估计算法,并在数值仿真和实验中验证了算法的可行性和有效性。相比4th-FFT算法和FFT+CZT算法,本文提出的算法在估计精度相当的情况下,复杂度分别下降了80%和60%以上。另一方面,本文研究了Viterbi&Viterbi相位恢复算法和盲相位搜索算法(BPS);在BPS算法基础上提出了基于切比雪夫误差距离计算的简化BPS算法,分析了算法的复杂度,之后在仿真中研究了测试相位个数、分块长度对算法性能的影响,比较了不同OSNR下简化BPS算法和经典BPS算法的BER表现,比较了两种算法的线宽容忍度,最后在光B2B实验平台上进行了实验验证。在完成单载波下载波恢复研究的基础上,本文在基于光频梳的相干光WDM系统中研究了主-从结构联合载波恢复技术,将本文提出的算法引入了联合载波恢复框架,分析了不同载波恢复方案的复杂度。首先在仿真中研究了不同传输场景不同方案下的SNR损伤,仿真结果表明在短距离下(40公里及以下)联合载波恢复带来的SNR损伤在0.3dB以内。最后,搭建了基于单个强度调制器的电光光频梳作光源的相干光WDM系统实验平台,在实验中验证了两个不同信道相位的高相关性,获得了光B2B、50公里光纤传输后的SNR损伤和BER表现。实验和仿真结果均表明基于光频梳的相干光WDM系统有降低DSP复杂度的潜力。