偏振复用相干光正交频分复用(PDM CO-OFDM)技术作为下一代通信系统的重要技术之一,具有频谱利用率高,对色散鲁棒性能好等优点,但由于接收端需要激光器来产生本地载波,使得PDM CO-OFDM系统更容易受到激光器频偏的影响,在符号定时及载波频偏估计方面有很高的要求,只有实现精确的符号定时同步和载波频率同步才能达到系统无差错传输的要求。本文的研究重点为PDM CO-OFDM系统中的定时同步和载波频率同步问题,通过拉东-魏格纳(Radon-Wigner)变换在只利用一个训练序列的前提下对时偏和频偏进行联合估计,实现系统的同步。本文主要内容如下:首先,本文介绍了OFDM技术的基本原理以及PDM CO-OFDM系统的基本结构和系统中常用的关键技术等,并针对系统中同步技术的重要性进行了详细的分析。其次,对现有基于分数阶傅立叶变换(FrFT)的时频联合同步算法进行了分析研究,并且针对低信噪比时FrFT对线性调频(LFM)信号检测性能降低的问题,提出基于Radon-Wigner变换的时频联合同步方法。本文利用LFM信号作为训练序列,经过Radon-Wigner变换后可以精确的检测出LFM信号的峰值位置信息,当系统中存在时偏及频偏的情况下,通过对峰值位置变化的检测来同时估计出系统中存在的时间偏移和整数倍频率偏移。该算法在低信噪比时具有良好的同步效果,提高了时频同步精度。再次,针对PDM CO-OFDM系统中信号受小数倍频偏影响的现象,本文提出一种基于上述同一训练序列的小数倍频率同步方法。该算法基于LFM信号组成的训练序列的自相关特性,估计出系统中存在的小数倍频率偏移量。较现有算法而言,该算法具有更精确的估计效果,并且不需额外增加训练序列,提高了系统传输效率。最后,对基于Radon-Wigner变换同步算法的定时误差估计效果及频偏估计效果进行了仿真,结果表明,较现有算法而言,本文提出的时频联合同步算法具有更高的同步精度并减少了训练序列开销。