介绍了无线通信和涡旋电磁波的基本概念及相关技术，详细回顾了近年来基于涡旋电磁波的无线通信技术实验研究进展，包括微波涡旋电磁波通信、太赫兹涡旋电磁波通信、中红外涡旋电磁波通信、近红外涡旋电磁波通信和可见光涡旋电磁波通信等。同时，介绍了卫星涡旋激光通信技术的理论研究进展以及拓展结构光（如贝塞尔光和矢量光等）通信在抵抗障碍物和湍流影响方面的实验研究进展。最后也讨论了涡旋电磁波无线通信技术的挑战与展望。多频段和多维度融合的涡旋电磁波及拓展结构化电磁波，可以为多场景、跨尺度、大容量、远距离、高鲁棒性的无线通信提供潜在解决方案，也有望应用于未来卫星通信中。

太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术，可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境，以满足流量、连接数急剧增长的需求，实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等，均可以有效缓解6G传输系统中的强非线性效应，是实现6G太赫兹无线通信的重要手段。介绍了应用于光子毫米波和太赫兹无线传输系统的不同深度学习范式，讨论了应用光子技术办法产生超高速THz波无线信号的国内外主要进展及技术路线对比，并且对较为经典的或是目前最新的应用于太赫兹通信系统中的人工智能技术进行了介绍，同时对未来大速度、高容量的太赫兹通信技术的发展提出了展望。

智能电网应用需要及时可靠的数据通信系统, 但是传统的光纤无线传感器网络(Fi-WSN)系统可能无法满足其短延迟要求。因此, 基于服务质量(QoS)机制提出了一种适用于无源光网络(PON)电网的数字智能化通信机制(XWMOC)。首先, 通过无线通信网络与光网络单元(ONU)合作, 减少延迟的同时避免外部设备的干扰影响; 其次, 在无线传感器网络中通过应用层和介质访问控制层(MAC)之间的跨层交互, 减少数据包延迟。最后, 通过两个优先级队列向光编码ONU引入服务差异化, 实现最终通信速率及可靠性提升。基于上述方法, 结合国网重庆市相关地区用户数据, 采用IEEE802.15.4标准进行远距离保护和同步器的研究实验。实验结果表明, 提出的机制可以实现电网数字智能化通信, 减少Fi-WSN系统和长距离无源光网络(LR PON)中的端到端延迟, 同时, 为智能电网应用提供了更加高效、可靠的数据通信系统。

为提高光载无线(radio over fiber, ROF)中光生毫米波的倍频系数及降低系统的复杂度, 提出了一种基于级联双驱动马赫曾德尔调制器(dual-drive Mach-Zehnder modulator, DMZM)与高非线性光纤(highly nonlinear fiber, HNLF)相结合的24倍频毫米波光载无线通信系统; 通过调节参数使两个调制器均工作在最大偏置点, 产生频谱纯净的四阶光边带, 采用单边带调制的方式将数据信号加载到4阶边带而后两边带耦合传输, 经过HNLF的四波混频效应后滤波得到12阶光边带, 最终由光电探测器(photo detector, PD)拍频生成高质量的24倍频毫米波信号。此外, 分析了HNLF的长度、入纤光功率以及标准线性光纤对系统性能的影响, 仿真结果表明, 当系统处于无差错传输时, 背靠背(back-to-back, BTB)传输与经30 km光纤传输后的功率代价为2.5 dB。该方案结构简单、成本低廉、倍频系数高, 为微波光子学的发展提供了一种新途径。

无线通信系统日益朝着高功率、高灵敏度的方向发展, 无源互调(PIM)对信号传输的干扰问题是通信系统发展中亟需攻克的难题之一。据此, 本文综述了无源互调产生的机理, 并从降低接触面粗糙度、应用涂层材料和优化器件结构 3个方面重点总结了无源互调抑制技术的研究进展, 同时对不同抑制技术的优缺点进行了分析, 最后对无源互调抑制技术的发展趋势进行了展望, 以期为相关研究者提供借鉴和指导。

提出了一种基于低密度奇偶校验码（LDPC）的概率整形（PS）方案，以优化正交频分复用（OFDM）信号在光载无线（RoF）通信系统中的传输性能。首先，理论分析了PS技术和PS-OFDM信号的生成原理，该方案的冗余度为6.7%，相比传统的OFDM信号平均功率降低了约20%。接着，在理论研究的基础上建立了仿真验证系统，与传统OFDM-RoF系统相比，该系统可明显降低OFDM信号的平均发射功率，在相同平均发射功率下改善系统的峰值平均功率比（PAPR）。最后，对该系统在不同光纤传输距离下的误码率分析结果表明，在基带数据速率为2.5 Gbps，射频载波频率为25 GHz的情况下，基于LDPC的PS-OFDM-RoF系统可以有效改善接收机的灵敏度，并增加系统的可靠传输距离。