针对DCO-OFDM 系统功率效率低以及高阶信号调制复杂度高的问题，提出一种联合子载波索引和功率叠加复用（Subcarrier Index-Power Modulated With SuperpositionMultiplexing，SIPM-SPM）的新型信息承载维度，将其应用于非对称限幅光正交频分复用（Asymmetrically Clipped Optical OFDM，ACO-OFDM）系统。该调制技术对高功率子载波采用SPM，添加两个8PSK 和QPSK 编码的复值数据，进一步增加了信号的传输容量，同时ACO-OFDM 系统避免了直流偏置带来的功率损耗。仿真结果显示：在ACO-OFDM 系统中，SIPM-SPM 相较于SIPM（8-PSK/QPSK），信号传输容量提高了28.6%；相较于相同信号传输容量的SIPM（32-PSK/QPSK），在误码率为1.0 × 10-3 时，信噪比增益>2.8 dB，色散容忍度提高了>560 ps/nm，光发射功率动态范围提高了>6.7 dB。这表明将SIPM-SPM 调制应用于ACO-OFDM 系统，具有较好的抗噪声性能和较高色散容忍度，也降低了对发射光功率的需求。

为了实现直接检测（DD）光正交频分复用（OOFDM）系统安全可靠通信，在发送端利用混沌加密技术来提高DD-OOFDM系统的安全性，在接收端采用Kramers-Kronig（KK）接收机来解决OFDM信号子载波拍频干扰的问题。利用混沌加密前后的图像像素值分布对系统的安全性进行分析验证。此外，分析了KK接收机的结构和其实现的条件，仿真测试了基于混沌加密和KK接收机的DD-OOFDM系统的误码率性能。

针对现有的非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）可见光通信（VLC）系统中信道估计方法存在导频数量过大、精度低、估计效率不高的问题，提出一种基于深度神经网络（DNN）的VLC信道估计方法。利用梯度集中化（GC）方法进行模型优化，并采用端到端的方式跟踪信道信息并恢复失真信号。仿真结果表明：所提方法的误码率（BER）和均方误差（MSE）性能均优于传统方法；在使用较少的导频和省略循环前缀（CP）进行信道估计时，所提方法具有更强的鲁棒性。此外，在DNN训练过程中引入GC方法，可以加快网络的收敛速度，提高其优化能力。

针对可见光通信(VLC)链路的数据传输安全性不高的问题。在正交频分复用(OFDM)VLC系统中, 提出一种比特级、符号级和相位联合加密的三级物理层加密方案。首先, 引入Logistic映射的混沌序列加密方法降低加密数据的相关性, 提高加密数据的安全性和系统的传输性能; 然后, 提出基于S替换表的星座映射, 根据不同的S替换表生成对应的星座映射关系, 使得原始二进制比特数据和加密后生成的数字调制信号之间始终保持格雷映射的特性, 保证格雷增益。仿真结果表明: 相比现有的方案, 提出的物理层加密方案不仅具有更高的安全性, 还降低了OFDM VLC系统发送数据的峰均功率比, 缓解了发光二极管(LED)发射端产生的非线性失真, 提升了系统的误码率性能。

近年来，水下无线光通信(UWOC)技术因其高速数据传输能力而成为了研究热点，但水波的吸收和散射等因素使得UWOC信道变得十分复杂。对复杂的信道做出准确的信道估计(CE)和信号检测(SD)是目前高速UWOC面临的主要问题之一。针对这一问题，提出了一种在光正交频分复用系统中利用深度学习以端对端的方式对UWOC信道进行估计并直接检测的方案。首先根据在不同水域类型的UWOC信道下模拟生成的数据离线训练深度神经网络(DNN)，然后使用DNN直接对信号进行补偿，该方案可以隐式地估计出信道状态信息并直接恢复传输数据。仿真结果表明，提出的信道估计和信号检测方案在复杂的UWOC信道环境中具有优越的性能，特别是在导频数量较少以及去除循环前缀时，深度学习方案比传统方案鲁棒性更好。

针对相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统中相位噪声造成的严重影响，提出了一种基于次符号进行分块二阶拉格朗日插值（BSSLI）的容积卡尔曼滤波（CKF）的相位噪声补偿算法。该算法先利用导频估计的时域OFDM符号相位噪声值进行第一次二阶拉格朗日插值（SLI），得到相位噪声粗略估计值，再将每个OFDM符号在时域分割成若干个次符号，将每个次符号的估计值作为它中间采样点的估计值进行第二次SLI，从而在提高时间分辨率的同时提升补偿精度，最后利用CKF对残余的相位噪声进行补偿。仿真结果表明：该算法在16阶正交振幅调制（16QAM）下，激光线宽为800 kHz时，其误码率（BER）接近于10^-7且降低了错误平层；该算法在32阶正交振幅调制（32QAM）下，激光线宽为800 kHz时，其BER达到10^-3以下；本文算法相较于线性插值与子符号光相位噪声补偿（LI-SCPEC）算法和基于拉格朗日插值的扩展卡尔曼滤波（LRI-EKF）算法补偿效果更优，有效改善了系统的性能。

针对无线光通信(WOC)的分层非对称切除正交频分复用(LACO-OFDM)系统存在非线性噪声干扰的问题，提出一种非迭代检测接收方法。该方法在加性高斯白噪声(AWGN)信道下，会有一定的性能损失，但是在非线性信道下，非迭代检测接收机不会将下层ACO-OFDM的非线性噪声传播到上层信号中，从而可以得到更好的误码率(BER)性能。结果表明：与传统迭代检测方法相比，非迭代检测接收机在非线性限幅信道下，可获得1 dB～3 dB的信噪比增益；该方法可有效减弱非线性噪声的干扰，随着非线性噪声的增强，可获得更高的增益。

针对可见光通信正交频分复用系统中存在峰均功率比过高的问题，提出一种降低峰均功率比的改进Polar码方案，将峰均比增长指数和修正比特引入到Polar码编码过程中。该方案首先以离线的形式计算大量Polar码元的峰均比增长指数，以获取最佳的修正集参数，该过程通过蒙特卡罗仿真实现，其次在系统传输过程中，通过信噪比反馈信息进行信道匹配，以查表方式获取仿真过程得到的最佳修正集，最后将所属修正位进行比特翻转，以实现峰均比的降低。该方案可以使用Polar码的传统解码方案对信息和修正比特进行联合解码，因此不需要传输辅助信息，编解码过程复杂度并未增加。仿真结果表明，在码长为1024，子载波数目为256，选取修正位数为32时，本文所提方案在不影响解码复杂度情况下，峰均比减少了4.9 dB，对比同类型方案具有较小的误块率性能优势。

为了满足光正交频分复用(OOFDM)系统中发光二极管(LED)发送端信号实值正数的要求, 依据快速哈特莱变换(FHT)“实进实出”的特性, 采用FHT替代快速傅里叶变换(FFT), 将正交幅度调制(QAM)映射应用在基于FHT的非对称限幅直流偏置OOFDM系统, 并进行了仿真实验。仿真结果表明: 在同等水下背景噪声的条件下, 与相同频带利用率的水下可见光OFDM通信系统相比, FHT系统具有较好的误码性能。

提出了一种新的基于快速哈特莱变换(FHT)的翻转光正交频分复用(OFDM)方案(Flip-FHT)。快速哈特莱变换为实三角变换,当用其处理傅里叶变换时,输入信号不需要厄米对称性。同时,与传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)中只有奇数子载波携带信息符号不同,该方案由于翻转了实双极信号的负数部分,使得偶数子载波也可以携带信息符号,故该方案适用于强度调制/直接检测(IM/DD)光无线通信(OWC)系统。与ACO-OFDM相比,Flip-FHT的频谱效率提高了1倍,计算复杂度在接收端降低了50%。仿真结果表明,与采用4QAM和16QAM(正交幅度调制)的ACO-OFDM相比,采用BPSK(二进制相移键控)和4PAM(脉冲幅度调制)的Flip-FHT可以在系统结构更简单、星座尺寸更小的情况下获得相同的性能。