本文介绍了光纤中的光散射原理，详细地论述了后向瑞利散射的基本原理，分析了后向瑞利散射与温度之间的关系。根据传感光纤中的后向瑞利散射信号的频移与光纤温度和应变之间存在的线性关系，建立了后向瑞利散射模型，并确定了频移与温度和应变之间的关系表达式。后向瑞利散射信号的频移与温度和应变之间的线性关系是相干光时域反射仪（Coherent-OTDR）传感系统实现分布式光纤温度与应变测量的理论依据。对基于Coherent-OTDR技术的分布式光纤传感系统进行了深入的研究，详细地分析了后向瑞利散射信号的特点，对Coherent-OTDR传感系统的信号检测方法进行研究分析，编写了频域互相关特性的算法和峰值检测算法的代码，对后向瑞利散射信号的频域互相关特性和峰值检测算法进行了分析。仿真结果表明，相关带宽与输入脉冲宽度之间存在反比关系，相关带宽随着输入脉冲的增大而变窄。验证了基于相干光时域反射仪技术的光纤温度与应变传感系统可以达到应变分辨率为1με、空间分辨率为1m的高性能指标。本文对单边带调制技术进行了深入的分析，并设计了单边带调制实验。