目前光纤通信技术朝着低成本、高速率方向发展。光纤长距离传输通常使用相干接收机对信号进行接收。但是由于成本与设备的原因,光纤中短距通信系统更倾向于采用直接检测（DD,direct detection）技术。为了提高系统传输速率,我们可以将高阶调制格式应用在直接检测系统中提高系统的频谱效率,例如正交移相键控（QPSK,Quadrature Phase-Shift Keying）和正交幅度调制（QAM,Quadrature Amplitude Modulation）。同时我们还可以利用波分复用技术或者偏分复用技术提高系统的传输速率。然而在直接检测系统中,由于光电检测器（PD,Photodetector）的平方检测会引起信号与信号间的拍频串扰（SSBI,Signal-Signal Beat Interference）,影响信号的恢复。为 了补偿 SSBI,Kramers-Kronig（KK）接收机应运而生。KK接收机系统在接收端可以从信号的电流强度的希尔伯特变换求得信号的相位,从而重构信号,可以有效消除SSBI对信号的影响。基于偏分复用（PDM,Polarization Division Multiplexing）技术的 KK 接收机系统的频谱效率与双偏振相干接收机系统相同,同时KK接收机系统应用的设备更简单。光信号在光纤中传输时,不可避免地会因为光纤的特性遭受一些损伤。其中主要包括光信号的功率衰减、色度色散（CD,Chromatic Dispersion）、偏振效应损伤等。其中偏振效应损伤包括偏振模色散（PMD,Polarization Mode Dispersion）,偏振相关损耗（PDL,Polarization Dependent Loss）与偏振态旋转（RSOP,Rotation of State of Polarization）。同时在接收端使用本振激光器也会引入载波频率偏移（CFO,Carrier Frequency Offset）和载波相位噪声（CPN,Carrier Phase Noise）。这些损伤会改变信号的幅度和相位,影响信号的判决及解码。随着数字信号处理技术（DSP,Digital Signal Processing）技术的不断发展,这些损伤可以在接收端使用DSP技术进行补偿。由于光纤短距通信的距离较短,PMD和PDL对信号造成的损伤可以忽略。因此在KK接收机系统中,主要考虑补偿的损伤有CD和RSOP。在CD补偿的算法中,一般将色散系数看作常数,从而在频域或者时域进行静态补偿。但是由于光纤制作工艺以及传输时的温度,都会引起色散系数的变化。这时静态补偿会引起残余色散（RCD,residual CD）的产生。传统的RSOP均衡算法有多入多出（MIMO,Multi Input Multi Output）均衡结构的恒模算法（CMA,constant modulus algorithm）与多模算法（MMA,Multi-Modulus Algorithm）。随着 RSOP 的速度增大,两种算法将存在无法收敛等问题,此时算法失效,特别是当色散均衡留下RCD时,将无法正常工作。因此,在KK接收机系统中,需要找到能均衡较快RSOP损伤的算法,同时该算法也对RCD存在容忍度,确保色散静态均衡后留下的残余色散不会影响信号的恢复。本文围绕KK接收机系统中损伤的均衡研究这一主题,分析了损伤产生的机理及数学模型,结合KK接收机重构信号的机制提出了联合补偿色散及RSOP的算法。论文主要的工作内容以及创新点如下:（1）详细介绍了 KK接收机系统的结构以及在KK接收机系统中传输高阶调制格式的发送与接收的方式,在仿真平台上完成了直接检测KK接收机双偏振系统的仿真。（2）本课题针对光纤通信直接检测系统KK接收机中出现的损伤,对损伤进行了建模及数学推导,提出的算法能够准确地追踪CD系数且对其进行补偿,不需要额外的色散补偿模块。（3）通过选择正确的卡尔曼滤波器的三个要素,结合KK接收机中损伤补偿的步骤,在偏分复用直接检测光通信系统中提出了基于卡尔曼滤波器的算法,实现了对CD及RSOP损伤的联合补偿。仿真结果证明,当光信噪比（OSNR,Optical Signal Noise Ratio）为23dB,载波与信号功率比（CSPR,Carrier to Signal Power Ratio）为 9dB 时,Kalman 算法能同时均衡速度为2.5Mrad/s的RSOP以及2040ps/nm的累积色散。