针对现有椭圆球面波函数(PSWF)脉冲组方案中正交化处理和自身构造限制造成系统复杂度高、调制信号峰均功率比高的不足, 结合PSWF信号奇偶特性, 提出了一种基于PSWF奇偶特性的子频段分组脉冲组设计方法, 通过将通信频段划分为若干个带宽相同且相邻的子频段, 在子频段内划分频谱交叠的子波带构建脉冲组, 利用子波带中具有不同奇偶特性的PSWF信号之间天然的正交性, 完全避免了正交化处理。理论和数值分析表明, 与正交化处理PSWF脉冲组方案相比, 所提方案能有效降低系统复杂度; 并且当CCDF为10-4时, 能使调制信号峰均功率比降低约1.49 dB。

针对现有计算蓝绿激光在水下的衰减时, 同类海水采用固定衰减系数估算, 而实际不同海域的衰减系数存在差异, 导致某些理论可行的区域无法正常通信的问题, 提出结合透明度遥感观测数据计算蓝绿激光在水下透过率的新方法。根据中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感数据反演黄海部分海域蓝绿激光衰减系数, 分析黄海衰减系数的时空分布特点, 并估算水下50 m的透过率, 评估蓝绿激光通信的可行性。分析结果表明: 透明度越高, 衰减系数越小, 传输距离一定时透过率越高；透明度大于5.295 m时, 激光在水下50 m的衰减小于40 dB, 可以进行蓝绿激光通信。

针对机载激光发射器位于云层上方或云层中央时，云层的存在会降低激光通信性能的问题，仿真分析了不同类型的云层对激光能量衰减、信噪比、最大码元传输速率与误码率的影响。得到结论：云的存在主要造成激光能量衰减，影响最大传输速率与误码率，但对信噪比影响较小。链路余量大于18.9 dB 的通信系统，链路上允许存在4 km 的云层。云层对最大通信速率与误码率的影响主要是时间扩展造成码间串扰。卷云对通信性能几乎无影响；积云对通信性能的影响较大；层云、层积云和积雨云对通信性能的影响更大，但三种云的差异很小，可不作区分；高层云和雨层云对通信性能影响最大，其中雨层云的影响比高层云更大。

为了给蓝绿激光通信系统提供设计依据，采用中纬度地区标准大气衰减模型，结合大气衰减、几何衰减与大气湍流，分析了天气现象、湍流强度、发散角与接收孔径对链路余量、信噪比和误码率的影响。分析结果表明:在外界环境确定时，链路余量和发散角与接收孔径都有关，信噪比和误码率只与接收孔径有明显关系。同时，晴天、发散角越小和接收孔径越大，链路余量越大；湍流强度越弱，接收孔径越大，信噪比越大，误码率越小。

大气折射率结构常数(C2n)是衡量湍流强度的重要物理量之一。利用大孔径闪烁仪对烟台地区近海面环境下2014年1～6月份的大气折射率结构常数进行了测量，对实测数据进行频率计数、日变化以及月变化统计特性分析，并与其他地理环境下的C2n 值变化特征进行对比。统计分析对比结果表明：近海平面C2n 值主要集中分布在10-17~10-14 m-2/3 范围内，属于典型的中等偏弱湍流范畴；不同时段的C2n 值没有呈现出其他环境常见的“转换时刻”变化特征，且夜晚与白天的C2n 值无明显差别，日均值在10-16~10-14 m-2/3 范围内变化，同时结合标准差对测试期间C2n 数据的离散程度进行了详细的分析。

针对紫外光通信中光源器件发射功率受限和大气信道衰减严重造成传输距离近的问题，提出一种用于非直视通信的抗干扰中继链路方法。该方法采用多跳网络方式在端到端传送节点间构建中继通信链路，通过时分复用技术给相邻节点分配不同时隙防止节点的相互干扰；同时，对节点直接传送信息和采用中继链路方法接力转发信息两种不同方式的功率需求进行了分析。仿真表明，采用的中继链路方法在传输相同通信距离时减少了单个节点的发射功率及系统总功率，提高了系统功率利用率，有利于重量轻、低功耗需求的节点部署实施。