现有光空间调制由于其传输速率与激光器数量呈对数关系,导致空间资源的利用率较低。因此,提出了一种完全光广义空间调制(F-OGSM)方案,该方案通过激活不同数量的激光器来传递信息,使传输速率和激光器数量之间呈线性关系。同时,为了充分利用激光器所有可能的组合,采用基于信道范数最大化选择算法完成了激活激光器的选择,有效改善了系统的误码性能。最后,利用蒙特卡罗仿真方法比较了F-OGSM以及现有光空间调制的性能。结果表明:相对于广义空间脉冲幅度调制而言,在激光器数量和调制阶数均为4时,F-OGSM系统的传输速率增加了1 bpcu;当误码率为1×10 ^-3时,采用激光器选择算法后F-OGSM系统所需信噪比改善了4 dB。可见,F-OGSM作为一种高速率的调制技术非常适用于未来大气激光通信。

超奈奎斯特传输理论与调制技术相结合, 可有效提高系统的频谱效率。本文将超奈奎斯特理论引入大气激光通信系统, 构建了一种适合于log-normal湍流信道的超奈奎斯特光传输系统, 推导了QPSK调制方式下超奈奎斯特大气光传输系统平均误码率的表达式, 利用蒙特卡洛仿真进一步分析了该系统的误码性能及频谱效率。结果表明: 采用超奈奎斯特技术方案可以较大幅度提升大气光传输系统的频谱效率, 当SNR为18 dB, S.I.为0.4时其频谱效率可以达到1.7 Baud/Hz, 而未采用超奈奎斯特技术时只有1.56 Baud/Hz。另一方面, 大气湍流对超奈奎斯特系统误码性能的影响较明显, 当S.I.为0.4, BER为3.8×10-3时, 信噪比恶化了约1 dB。相对于频谱效率的提升, 误码性能的恶化是能够接受的。因此, 可以将FTN技术引入大气光传输系统来提高系统的频谱效率。

相对于传统的光空间调制, 光广义空间调制在传输速率和频谱效率上虽然有了较大的提升, 但其误码性能不够理想。本文利用脉冲位置调制(PPM)和脉冲幅度调制(PAM), 通过每次同时激活两个激光器而提出了一种双空间调制(DSM)。采用联合界技术推导出了DSM的误码率理论上界, 分析了其频谱效率、传输速率和复杂度的影响因素, 并与已有光空间调制的性能进行了对比。仿真结果表明: DSM不仅提升了系统的频谱效率和传输速率, 而且有效地改善了系统的误码性能。在相同的传输速率下, 当误码率为1×10－3时, 相对于(4, 4)-8PPM SPPM 和(3, 4)-4PPM GSPPM方案, (3, 4)-8PPM-2PAM DSM的信噪比分别改善了约2.5 dB和6 dB, 频谱效率分别提高了2.335 bits/(s·Hz)和0375 bits/(s·Hz)。DSM方案为未来大气激光通信传输速率的提高提供了一种有效手段。