针对射频(RF)通信容量不高、保密性不强的问题, 提出一种由RF系统和多发射多接收的自由空间光(MIMO-FSO)系统构成的RF/MIMO-FSO混合通信系统。在分析RF系统、MIMO-FSO系统、单输入单输出(SISO)-FSO系统和RF/MIMO-FSO混合通信系统模型的基础上, 仿真对比了这4种系统的的误码性能。结果表明: 相比RF系统和SISO-FSO系统, RF/MIMO-FSO混合通信系统的误码性能得到了显著提升, 在采用相同调制方式下, 比SISO-FSO系统平均提高3个数量级左右。

针对垂直链路下空间脉冲位置调制(SPPM)误码性能较差的问题，采用级联信道编码改善系统误码性能，对比分析了低密度奇偶校验(LDPC)码和极化(Polar)码在不同码长、不同码率下的误码性能。仿真结果表明：在码率为0.5、误比特率为10-4时，Polar码具有优于LDPC码2 dB左右的性能；在码率为0.8时，二者的误码性能几乎相同，且在码率增大时，性能差距逐渐缩小；在SPPM系统中级联信道编码能够有效改善系统误码性能。

为了提高海上大型无人机无线通信能力, 在总结分析国内外机载无线激光通信的技术发展现状、已开展实验情况和技术趋势的基础上, 对应用场景进行了规划和设想, 对海上大型无人机大气激光通信的性能指标、关键技术、面临的机遇和挑战进行了分析, 为无线激光通信在我国海上大型无人机无线激光通信的应用及发展提供了借鉴和参考。

针对在湍流信道下空间脉冲位置调制（SPPM）系统误码性能较差的问题，文章将空时分组码与空间调制技术结合，提出了基于比特补码正交空时分组码的空间脉冲位置调制（BCOSTBC-SPPM），利用空时编码增加信息冗余度以改善系统误码性能。同时基于最大似然（ML）检测推导了系统的理论误比特率上界，并通过蒙特卡洛仿真对理论上界进行了验证。仿真结果表明，BCOSTBC-SPPM的误码性能相比SPPM有较大提升。在弱湍流信道下，当系统误比特率为10-4时，(4,2,4)-BCOSTBC-SPPM相比(4,1,4)-SPPM信噪比改善约10 dB。该方式相较于传统正交空时编码方案在频谱效率方面有一定提升，实现了系统有效性和可靠性的合理权衡。

针对无线光通信脉冲位置调制(PPM)与信道编码的结合应用，提出了一种多级编码调制方案，利用多级编码的多级标签结构，将PPM符号所对应的分组比特分拆到不同子码通道的码字中，同时结合PPM的信号集分割和极大似然检测解调方法，推导了方案的多阶段解调译码算法。在弱湍流大气条件下的仿真分析表明，PPM多级编码调制相对单级编码调制在误码率10-6下获得0.85 dB以上的增益，且可实现对不同重要程度信息段的不等差错保护。在分量码码型给定的条件下，按纠错能力逐级配置分量码并采用所推导的多阶段解调译码，可为系统提供更好差错性能，优于直接的并行译码方法。

在单光束发射和接收无线光通信(FSO)系统中，目前人们普遍接受的是光强闪烁在强湍流下服从负指数分布，在弱湍流下服从对数正态分布，而在强弱湍流下都适用的Gamma-Gamma分布则是研究的热点。在这几种分布的基础上，将它们推广到多光束发射和接收FSO系统，分别推导出了基于对数正态分布、负指数分布以及Gamma-Gamma分布的多光束发射和接收FSO系统的光强闪烁概率密度分布函数，建立起多光束发射和接收系统光强闪烁信道模型，并对基于负指数分布的多光束信道模型与通信距离、激光波长、接收孔径以及收发天线数目等参数的相互关系进行了具体的仿真分析。这对多光束发射和接收FSO系统的理论分析和系统设计具有一定的指导意义。

为了降低湍流对大气无线光通信的影响，提高无线光通信系统性能，提出了一种4发射天线、4接收天线的无线光多发射多接收系统模型，针对该模型设计了一种正交空时分组码(OSTBC)编译方法，并对该码的平均误比特性能进行了仿真分析。结果表明，该方案具有很大的分集优势，可获得的最大分集度为16，达到了4发4收系统所能获得的最大空间分集增益，同时该编码方法与传统的Alamouti方案一样能实现最大传输速率。通过对译码算法进行简单修改，OSTBC编译方法也可以应用在接收天线数目为1，2或3个的多光束发射和接收系统中。

针对多入多出（MIMO）无线光通信(FSO)中传统的奇异值分解（SVD）信道估计算法由于训练序列的单极性容易导致信号能量损失，从而引起信道估计值不准确的问题，提出了一种修正的自适应SVD估计算法。该修正算法能对SVD算法中存在的估计误差进行补偿，从而能使该估计方法更好地应用于MIMO-FSO系统中。仿真结果表明，与SVD算法相比，在信噪比为15 dB时，修正的算法有2个数量级的均方误差（MSE）性能提高，在信噪比为30 dB时，MSE性能有3个数量级的提高。与相同条件下的均值修正SVD算法相比，平均有1 dB左右的性能改善。该修正方法可移植性强，在其他信道估计方法中也可采用类似的改进方法。

针对雨雾共存的特殊天气条件下大气衰减计算模型误差较大的问题，由雨雾天气的物理现象入手，对现有模型进行修正，提出更为精确、合理的大气衰减计算模型，并采用该模型对无线光通信系统的链路余量进行仿真分析。结果表明，采用已有的理论模型计算将引入较大的系统误差，而修正的计算模型更加精确。提出的修正模型和分析结论对无线光通信及其他相关领域中大气衰减的估计和评价具有重要指导意义。

基于无线光信道和脉冲位置调制(PPM)信号的特点，将Turbo乘积码(TPC)引入其中，完成了Turbo乘积码和PPM调制硬件电路的设计制作。分别对系统能获得的调制增益和编码增益进行了详细的实验测试，证明了该设计方案可行，实验结果表明：在信息速率为155.52 Mb/s，闪烁指数为0.1，调制阶数M=4，误码率(BER)为10-6的条件下，与开关键控（OOK）调制系统相比，PPM调制方式原理样机可获得9.03 dB的调制增益，TPC编译码原理样机可获得4.2 dB以上的编码增益。该模块的应用将能够极大地提升无线光通信系统的性能。