研究了一种用于大气激光通信自适应调制编码技术中的模式选择阈值的选取算法。分析了大气弱湍流信道性能, 并对高斯信道中阈值选取算法进行修正, 提出了一种信噪比-湍流强度选择方法来确定阈值区域模式, 并给出了阈值选取方程。分析了湍流强度分别为0, 0.1, 0.2, 0.3时3种传输模式下自适应调制编码系统的误码率, 得到了最大误码率为10-4的条件下3种模式选择的信噪比与湍流强度阈值区域的对应关系。仿真结果表明, 所提方法可行且能够准确地进行模式选择。

作为认知无线电的关键技术之一, 频谱感知通过实时感知电磁环境以检验授权用户频谱和可用频谱空穴。低轨卫星地球站是典型的单用户感知节点, 具有地理位置及频谱环境相对固定的特点, 但是, 随其天线仰角变化, 其接收信号信噪比并不固定。为了提高卫星地球站频谱利用效率, 需要感知地球站周边频谱环境, 根据多分辨率检测算法检测速度快、匹配滤波器检测算法检测概率高的特点, 设计了一种基于多分辨率检测和匹配滤波器检测结合的两步检测算法。通过理论分析和实验仿真表明, 与能量检测相比, 两步检测的检测时间缩短, 同时检测的准确性得到了提高。

针对大气激光通信中的帧同步问题, 分别基于信道特征和中心极限定理, 提出了两种帧同步识别算法。首先分析了大气激光通信的信道特征并建立了相应的信道模型; 随后利用此模型, 对输出电平矩阵每一列的数据分布情况进行了讨论, 提出了基于信道特征的帧同步算法; 最后, 针对输出电平矩阵帧数较少的情况, 从输出电平矩阵和值的概率分布情况出发, 提出了基于中心极限定理的帧同步算法。仿真结果表明, 基于信道特征的帧同步算法在帧数较多的情况下性能较好, 当信道比达到6 dB时帧同步识别率可达到100%, 但是, 随着帧数的减少, 其帧同步识别率迅速下降; 而基于中心极限定理的帧同步算法性能受帧数影响较小, 在信噪比大于7 dB时, 即使帧数下降到20, 其帧同步识别率仍可达到100%, 具有良好的帧同步性能。

针对大气激光通信中多径散射效应产生的通信链路码间串扰问题，提出了一种基于退偏振比探测的大气激光通信传输方案。利用光子追迹和Stokes矢量变换进行了Monte Carlo仿真；通过设置不同的云层物理厚度和消光系数，得到接收光退偏振比与云层光学厚度的一一对应关系；基于Stotts公式，得到接收光退偏振比与平均脉冲时间展宽的对应关系。提出了在多径效应影响下的最佳通信传输速率方案，该方案在激光通信系统接收端直接进行退偏振比探测，可有效评估大气信道环境的多径强度，进而在保证激光通信传输质量的同时实现最大的通信传输速率。该研究在星地激光通信以及自适应激光通信的通信链路优化领域具有理论指导意义和应用价值。

针对传统线性分组码识别方法对码长较长的低密度奇偶校验（LDPC）码不适用的情况，利用蚁群算法对对偶空间进行优化搜索，完成了对LDPC码的识别。建立了大气激光通信信道模型和LDPC码的识别模型，给出了大气激光通信湍流信道下校验关系对数似然比函数表达式；将基本蚁群算法与LDPC码的识别问题结合，将对数似然比函数经过处理作为目标函数，通过不断迭代每次搜索过程中目标函数最优值和最佳搜索路径，实现对LDPC码的识别。仿真结果表明:当码长为256时，在弱湍流条件下，当信噪比不低于8 dB时，识别率可达78%；在强湍流条件下，当信噪比不低于10 dB时，识别率可达77%。此外，蚁群算法中的参数设置对算法性能有较大影响，应根据实际情况加以选择。