针对应用于可见光通信的多脉冲位置调制(MPPM)方式的性能优化问题, 提出了一种基于自编码器模型的MPPM传输设计方案。该方案分别利用全连接网络(DNN)和卷积神经网络(CNN)搭建自编码器模型, 编码器端通过采用多阶段训练策略和自定义损失函数调控, 实现了MPPM信源符号的生成; 解码器端通过全连接层或一维卷积层构建的网络完成信道和MPPM信号特征学习等功能。仿真结果表明: 基于自编码器的MPPM传输系统的误码性能可以达到且略优于传统最大似然序列检测性能。

针对深空光通信中现有的多脉冲位置调制(MPPM)方案存在星座点利用率较低及位置选择有待优化的问题, 通过比较不同的MPPM方案星座点间的平均汉明距离及信号脉冲位于相邻时隙的概率, 提出一种抗时延抖动能力更强的MPPM星座映射方案。基于现有的串行级联脉冲位置调制(SCPPM)译码算法, 推导了串行级联MPPM(SCMPPM)迭代译码算法。仿真结果表明: 该方案的性能比现有方案更优, 不仅能够使通信系统保持较高的信息传输速率, 还可以降低MPPM星座点间符号串扰(ISI)及时隙串扰(ITI)的概率, 提高通信系统抗时延抖动的能力。

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。

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。

针对可见光通信系统中闪烁抑制与调光控制功能的实现，提出了一种采用联合编码调制进行调光控制的方法。该方法利用脉冲宽度调制（PWM）匹配数据帧内与帧间的占空比，同时结合游程长度受限编码（RLL）实现闪烁抑制；通过分别采用多脉冲位置调制（MPPM）和重叠脉冲位置调制（OPPM）实现光强调节，以满足功率效率或频谱效率需求。理论分析表明，与典型的可变脉冲位置调制（VPPM）相比，占空比为0.9的MPPM的归一化功率可节省2.24 dB，而占空比为0.5的OPPM的频谱利用率高出0.8 bps/Hz，即OPPM具有较高的频谱效率。此外，基于FPGA平台开发实现提出2种调制方案，实验结果验证了联合调制调光方案可以在保证数据有效传输的条件下抑制光源闪烁并可进行高精度的调光控制。

由于少有多基色的白光 LED, 传统波分复用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)可见光通信 (Visible Light Communication, VLC)系统仅拥有 R、G、B三个通道。针对 VLC中 WDM技术的应用受到白光 LED器件限制的问题, 本文提出了一种多光谱混光通信方法。该方法根据 LED光源颜色特性、多脉冲位置调制特点和混光方式, 设计出针对各通道 LED光源的多脉冲位置调光调制方案, 将色域和时域统一, 在多通道通信的同时实现白光输出。本文利用 4种单色 LED设计出多光谱混光通信验证系统。实验结果表明, 系统在 4路并行通信的同时, 输出白光色温 5 500 K, 色差小于人眼分辨范围 (CIE1976色坐标体系 Δu′v′小于 0.005), 多光谱混光通信是可行的。

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。

针对大气光通信中常规多脉冲位置调制(MPPM)的光调制方式，提出了一种由二进制相移键控(BPSK)改进的混合多脉冲调制方案。本方案中，BPSK 调制后的光脉冲在BPSK-MPPM 混合帧中传输，信息被携带在所发送光脉冲的位置与相位中，利用光脉冲位置变化来传输更多的比特。研究了改进的系统模型、传输信道、带宽利用率、传输效率和信道容量，并与常规方案性能指标做了比较。仿真结果表明，改进方案的带宽利用率和传输效率高于常规方案，并且在有保护时隙的混合MPPM 帧结构中，信道容量也会提高。

根据室内可见光通信(VLC)的信道传输特性, 建立了一种可见光通信系统的链路模型, 提出了用于VLC系统的间隔多脉冲位置调制(IMPPM)方案。 介绍了IMPPM方案的符号结构, 并将该方案与VLC系统的另外两种调制方式, 脉冲位置调制(PPM)和多脉冲位置调制(multi-PPM, MPPM)在带宽、功率需求, 比特误差率(BER)等方面进行了比较。结果显示: MPPM和IMPPM在信源(M)为3, 4, 5 bit时的带宽需求和功率需求取得了比较好的平衡。当BER达到10-3时, IMPPM接收的光功率比PPM低4 dB, 比MPPM低2 dB; 由于IMPPM中相邻两脉冲有时间间隔, 所以, 其BER性能要优于MPPM。IMPPM用于可见光通信时, 其功率需求低于MPPM, 抗多径及码间干扰的能力优于PPM和MPPM。

为了进一步改善大气激光通信系统的性能, 将具有强纠错能力的RS码和具有更强的传信能力和更高的带宽利用率的三脉冲的多脉冲位置调制(MPPM)技术引入了系统。实现了一种新型的大气激光通信系统, 即基于RS码和MPPM的大气激光通信系统。实验结果表明, 用FPGA实现的这种新型系统能够正确地完成二进制信息的传送。