概率整形技术通过改变发送信源的概率分布, 可进一步提高可见光通信系统的信道容量。提出一种新的概率整形算法, 首先引入正交频分复用调制建立可见光通信模型, 然后通过理论推导出星座点误符号率, 并根据不同星座点的理论误符号率来生成发送端信源的概率分布。仿真结果表明: 该算法生成的信源不仅能更好地适应当前信道状况, 还避免了多次发送训练求取接收端误符号率的过程; 与现有的概率整形算法相比, 所提算法可以获得更高的信息传输速率。

针对室内可见光通信链路性能提高问题,提出了一种适用于室内可见光通信的高效混合调制方案。该混合调制方案通过将频谱高效的多维无载波幅度相位(CAP)调制与功率高效的多脉冲位置调制(MPPM)相结合,利用MPPM的不同脉冲时隙信息控制CAP信号的传输。基于Lambertian光照模型,推导了高斯信道下N维DCO(DC offset)-CAP-MPPM方案的误码率(SER)解析表达式,仿真验证了其准确性。此外,对比分析了该混合调制方案与传统MPPM及多维DCO-CAP方案的性能优劣。通过数值仿真,分析了脉冲占比、调制阶数以及CAP维度等参数对混合调制方案误码性能的影响,仿真结果表明,混合多维DCO-CAP-MPPM方案在可以提供灵活的多址接入功能基础上,通过选择合适参数,可以得到优于传统MPPM或CAP调制的误码性能。

在可见光通信中，由于信道的多径效应和信道衰减在传统正交频分复用（OFDM）系统会产生符号间干扰，从而降低系统的可靠性。为了保障通信质量，采用带有循环前缀的OFDM系统来抵抗多径效应引起的符号干扰；为了降低系统的误比特率和峰均比，采用Haar小波来实现系统有效性、可靠性、峰均比等参量的性能优化，并采用蒙特卡洛法进行了仿真验证。结果表明，当系统的误比特率为10-4时，离散小波变换OFDM系统较快速傅里叶变换OFDM（FFT-OFDM）系统的误码性能大约提高了5dB，通信效率提高了大约11%；当系统的峰均比为5dB时，FFT-OFDM系统的互补累计分布函数（CCDF）值接近10-2，DWT-OFDM系统的CCDF值为0。该研究为可见光小波变换OFDM通信提供了参考。

分析了多脉冲位置调制星间激光通信系统的性能,在散粒噪声极限下,给出了平均误符号率(ASER)的解析表达式;在热噪声极限下,给出了ASER的紧密上边界的解析表达式,并验证了理论计算的正确性。数值仿真结果表明,随着抖动方差的增大,系统性能迅速下降;当发射功率的取值范围不同时,不同束腰半径下系统性能存在差异;当单个符号中的脉冲数不变时,增大符号中的时隙数可提高系统性能,但带宽利用率也会降低。故在系统参数的选取中,需要综合考虑以上因素。

基于紫外非视距(NLOS)单次散射信道传输模型，分析了用于无线紫外光通信的分离双脉冲位置调制(SDPPM)方案的误码性能。介绍了SDPPM调制方案的符号结构，将该调制方案与开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)和双脉冲位置调制(D-PPM)在带宽需求、功率需求方面进行比较。利用光子计数方法，研究了无背景辐射噪声条件下SDPPM的误符率(SER)。对PPM、D-PPM和SDPPM紫外通信系统的误码性能进行仿真，分析路径损耗对其影响。结果表明，SDPPM在信源比特分组长度m为5和6bit时获得了带宽需求与功率需求的较好平衡。当SER达到10-4时，有效通信距离比D-PPM长20m左右。同时，SDPPM调制方案降低了紫外光散射通信中因多径色散造成的码间串扰(ISI)。

结合正交频分复用(OFDM)技术和相干探测的优势, 研究了相干OFDM自由空间光通信(FSO)系统的误码性能, 考虑了OFDM映射方式以及映射阶数对系统误码性能的影响。在Gamma-Gamma大气湍流信道下, 分别从平均信噪比和所需平均接受光功率的角度考虑了系统在弱、中和强湍流三种情况下的误码性能。在此基础上, 推导了系统误符号率的闭合表达式。仿真结果表明, 相干探测下OFDM FSO系统可以较好地克服大气湍流效应, 在弱、中湍流情况下, QAM映射方式下系统的误码性能明显优于PSK方式, 在强湍流下这种优势不明显, 此外随着映射阶数的增加, 系统误符号率增加, 因此在实际应用中可以通过降低映射阶数来提高系统误码性能。

在深空激光通信中，脉冲位置调制(PPM)是一种常见的调制方式。而传统的多脉冲位置调制(MPPM)方式中每个信号块发送光脉冲的数目是固定的，随着深空探测技术的不断发展，对调制方式的要求也不断提高，需要对MPPM方式进行改进，因此，在MPPM方式基础上，提出了一种新的调制方案（n脉冲XPPM）以提高MPPM的误码率(SER)和带宽利用率。基于n脉冲XPPM的传输特性，推出其传输速率、所需功率和带宽以及SER的表达式，通过与传统的单脉冲位置调制（LPPM）和MPPM比较，得出在相同的平均功率情况下，n脉冲XPPM方法的SER比传统MPPM方法低得多，并且在传输速率以及所需带宽方面，n脉冲XPPM也优于其他两种PPM方式。室内仿真实验表明，在通信距离大约为4×1011 m的地球至火星深空通信系统中，采用n脉冲XPPM方式可以使系统的传输速率达到2.746 Mbit/s，带宽利用率也可达到85%左右。

针对以往研究未在最佳解调下讨论脉冲位置调制(PPM)差错性能的不足及数字脉冲间隔调制(DPIM)调制结构不利于误符号率(SER)分析的问题,基于湍流信道,提出极大似然判决(ML)下PPM误符号率精确计算式及其联合界和一种基于包传输的DPIM误符号近似计算模型,并应用成对差错率原理,推导了系统误符号率与误比特率(BER)的变换关系。仿真分析表明,联合界为PPM提供了便于分析的降复杂度误符号率近似上界,ML下PPM较易受湍流变化影响,但性能明显优于开关键控(OOK)和DPIM,DPIM误符号率及误比特率不及OOK,适于出错重传系统,单工通信中则不宜使用。所给建模方法及分析结论对其他定长及变长调制具有适用性。