随着通信容量的爆炸式增长，用于通信的频谱资源越来越有限，怎么获得足够高的频谱利用效率是当今光纤通信中的研究热点之一。传统的光纤通信中，通常在发射端信号的适当位置处插入已知的导频，以方便在接收端实现同步、信道估计、峰均值功率比(Peak-To-Average Power Ratio，PAPR)降低等功能，显然，这会占用额外的时隙、额外的带宽，进而降低通信系统的传输速率和频谱利用率。为此，我们对基于隐含导频的光纤通信系统进行了研究。所谓的隐含导频指的是在通信的发射机把一个较小功率的已知序列算术叠加到待发送的信号序列上，在接收端则利用一阶统计的方法提取出发射端叠加的训练序列来估计信道等。在这种估计信道的算法中，用于估计信道的序列因为与待发送的信号序列算术叠加在一块，不再占用额外的带宽资源，所以这种算法既提高了系统的带宽利用率，又能实时的对信道状态的变化进行跟踪。本文从隐含导频在光通信系统中的应用出发，分别研究了它在单载波相干光通信系统、正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)相干光通信系统以及强度调制/直接探测光纤通信系统(Intensity Modulated Direct Detection, IM/DD)中的应用。　　本文在分析隐含导频在单载波相干光光纤通信系统中的应用时，首先分别对基于隐含导频的信道估计技术和基于数据相关的隐含导频的信道估计技术进行了详细的理论推导和分析比较，并研究了在两种情况下的迭代信道估计增强技术。然后设计和搭建了仿真系统环境，对两种信道估计算法进行了仿真分析和性能比较。结果显示，和基于隐含导频的信道估计技术相比较，基于数据相关的隐含导频的信道估计技术在实现长距离光通信传输时，有大概1dB的性能提升。　　本文在分析隐含导频在正交频分复用相干光(Coherent Optical OrthogonalFrequency Division Multiplexing, CO-OFDM)通信系统中的应用时，首先研究了基于隐含导频信道估计(Superimposed Training Based Channel Estimation，ST-CE)的CO-OFDM光通信系统，并和基于前置导频的CO-OFDM通信系统进行了对比分析。通过有效的设计隐含导频，分析隐含导频和相位噪声对信道估计的影响，进而获得最优的信号训练序列功率比。为了增强信道估计的质量，同样使用了迭代反馈的方法来改善系统的性能表现。实验结果显示，在激光线宽小于100 KHz时，前者能达到后者几乎一致的信道估计效果，而且又不浪费带宽。成功实现5000 km的CO-OFDM的传输实验，结果显示，和传统的前置导频辅助的信道估计算法相比，ST-CE可以获得大约10％的频谱利用率增益。之后，又针对传统的基于部分传输序列（Traditional Partial Transmission Sequence，T-PTS）的降低OFDM系统中PAPR的算法需要发送额外信息的缺点，我们研究了基于隐含导频的PTS(Superimposed Training Based Partial Transmission Sequence,ST-PTS)降低PAPR的方案。它的核心思想是，PTS的边带信息可以作为信道响应的一部分，接收端通过基于隐含导频的信道估计算法来估计出每一个子数据块的信道响应，进而可以得到边带信息。仿真结果显示，ST-PTS降低PAPR方案能够有效的降低OFDM系统的PAPR，同时，和T-PTS降低PAPR方案相比，有着微小的性能提升，而且不用降低系统的传输速率，间接提升了频谱效率。　　本文在分析隐含导频在强度调制值接探测光通信系统中的应用时，首先简单介绍了目前的无源光网络(Passive Optical Network，PON)的发展，然后针对目前无源光网络的一些问题进行了阐述并提出了相应的解决方法。然后首次实验演示了基于隐含导频信道估计的IM/DD离散扩展正交频分复用(DFT SpreadOFDM，DFT-S-OFDM)PON系统。通过采用正交相移键控(Quadrature PhaseShift Keying, QPSK)调制、超奈奎斯特镜像混叠技术，速率为20 Gb/s的DFT-S-OFDM信号在标准单模光纤中成功传输了83.2 km。同时，在OFDM系统中，对比了隐含导频信道估计和前置导频信道估计的性能。实验结果显示，基于隐含导频的信道估计与前置导频信道估计相比，可以达到几乎一致的估计性能和灵敏度，同时基于隐含导频的信道估计节省了带宽，提高了频谱效率。