根据水下可见光通信长距离传输的需求，对水下光通信信道进行建模仿真，并设计了一种基于数字信号处理的高灵敏度水下光通信发收机。在发收机中采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)进行开关键控(OOK)调制、编码以及有限长单位冲激响应滤波器滤波(FIR)、自适应门限判决、滑动均值滤波等数字信号处理手段提高系统信噪比及误码性能，并在不同水质环境中进行水下光通信实验，对整体通信系统进行误码率分析，验证系统性能。实验结果表明，在满足误码率等于10^－6条件下，接收机灵敏度可以达到－38 dBm。实验证明该通信系统在码速率5 Mbps、误码率10^－6条件下在Ⅰ类水质中传输距离达到20 m，Ⅱ类水质中传输距离10 m，Ⅲ类水质中传输距离可以达到4.5 m。

针对激光二极管(LD)光源光束窄、发散角小、出光功率受阻和对准困难等问题, 提出了一种基于商业蓝光发光二极管(LED)的深海高速无线光通信系统, 并对系统在10 m、50 m的一类海水信道中分别进行实验与仿真。结果表明: 为了保证系统误码率低于10-3, 当水下信道长10 m时, 数据传输速率可达500 Mb/s; 当水下信道长50 m时, 数据传输速率可达20 Mb/s。

结合孔径平均技术, 研究了湍流和瞄准误差联合效应信道下圆偏振移位键 控 (CPOLSK) 调制的误码率和中断概率性能。基于 Meijer G 函数, 推导了 CPOLSK 调制误码率和中断概率的闭合表达式; 仿真研究了归一化波束宽度、归一化抖动标准差以及接收孔径对系统平均误码率、中断概率的影响, 进行了数值分析, 并与开关键控调制 (OOK) 的误码率进行了比较; 通过蒙特卡洛仿真, 对基于偏振调制的自由空间光 (FSO) 通信系统性能的数值分析结果进行了验证。结果表明: 同一条件下, CPOLSK 调制的误码率性能优于 OOK 调制; 归一化波束宽度对系统性能的影响是非线性的, 存在最优值; 随着归一化抖动标准差的增大, 系统的性能会下降; 增大接收孔径尺寸, 可以有效地提高系统的性能。研究结果对 FSO 通信系统的设计具有实际指导意义。

提出一种基于载波抑制混频与载波偏置功率合成的高速太赫兹无线通信方案。发射端利用载波抑制混频器和载波偏置功率合成在140 GHz载波上实现了开关键控(OOK)调制；接收端利用包络检波接收器进行检波接收。分别开展了不同混频本振功率及偏置功率下的检波响应实验、不同基带信号功率及偏置功率下的检波响应实验，以及不同输入功率下的检波响应实验。实验结果对OOK调制器设计，以及OOK类通信系统的优化均具有较好的指导意义。最后，利用优化的系统参数在70 cm距离上实现了140 GHz, 16 Gbps的无线通信，系统误码率(BER)优于10-5。

大气信道中的大气湍流是影响无线激光通信系统性能的主要因素之一, 其引起的强度闪烁效应会对接收信号的提取和还原造成很大干扰。基于Gamma-Gamma概率分布的大气湍流信道统计模型, 研究了利用副载波相移键控(PSK)强度调制技术的大气光通信系统的误码特性; 推导了副载波二进制相移键控(BPSK)及开关键控(OOK)两种调制模式下的系统误码率表达式; 对在一定条件下的大气光通信系统, 比较了副载波BPSK和OOK两种调制模式的误码特性; 分析了链路特征、接收口径尺寸、通信波长和天顶角等因素对系统误码率的影响。结果表明, 增大接收孔径和通信波长都能有效地降低系统误码率, 而天顶角的增大则会使系统误码率增加, 副载波BPSK调制模式的误码特性要优于OOK调制模式的误码特性。