针对几何传播损耗和指向误差联合效应对空间激光链路性能的影响, 研究了HAP-GEO-HAP全光中继放大链路通信模型的误码性能。建立了基于GEO卫星全光中继放大转发的高空平台激光链路通信模型, 在考虑背景光辐射与放大器引入的自发辐射等因素的条件下, 研究了信道衰减系数的统计特性和各类噪声的强度, 获得链路模型的Q因子, 推导出误码率表达式。仿真分析了在不同发射功率、抖动标准差和波束宽度等参数条件下, 链路误码率与比特速率的关系。研究结果表明: 当比特速率较低时, 增大发射功率、降低抖动标准差或减小波束宽度, 对链路误码率性能的改善程度较为明显; 当比特速率大于4 Gbps时, 上述措施对链路误码性能的改善程度较为缓慢。

针对高空平台不稳定性以及大气湍流对平台光通信性能的影响，提出利用空间分集技术改善高空平台光通信链路性能。在系统采用开关键控(OOK)调制条件下，利用矩母函数特性分别得到采用协作分集技术和多输入多输出(MIMO)技术的高空平台光链路误码率表达式，并求解协作通信系统中继平台的最优位置。仿真结果表明：协作分集技术与光MIMO技术对高空平台光链路性能的改善效果受到跟瞄误差的限制。采用发射选择分集的光MIMO技术对光链路的误码率性能最好。与采用重复码的MIMO方法相比，协作分集技术更适用于跟瞄误差大的通信系统。中继平台的最优位置与中继策略以及跟瞄误差无关。在中继平台最优位置附近，采用协作分集的光链路性能优于采用重复码MIMO光通信链路。

针对可变增益中继策略，推导高空平台多跳光链路中断概率的下限表达式，分析大气湍流、跟瞄误差以及中继节点位置对平台间多跳光链路性能的影响。仿真结果表明，高空平台特有的大气湍流特性对于平台光链路性能的影响较小，而跟瞄误差对链路的影响很大；中继节点位置对多跳光链路的影响，与跟瞄误差相关。跟瞄误差越大，中继节点位置对于光链路的影响越大；通过增加平均每跳信噪比能够有效降低中继平台位置对链路的影响的同时，还能改善链路性能。以跟瞄误差为20 m，2次中继为例，平均每跳信噪比增加1 dB，链路中断概率降低约2.2 dB。

针对高空平台(HAP)位置不稳定特性模型，建立更符合实际的Hoyt指向误差分布模型，与理想条件下的Rayleigh指向误差分布模型比较，分析平台间光链路的差错性能。仿真结果表明，在发散角逐渐增大的条件下，Hoyt分布模型与Rayleigh分布模型的误码率(BER)曲线具有相同的变化规律；在相同发散角条件下，Hoyt分布模型的误码率低于Rayleigh分布模型；在最优发散角条件下，Hoyt分布模型误码率与Rayleigh分布模型误码率差值最大，以均方差比值因子取0.2为例，与Rayleigh分布模型相比，Hoyt分布模型的误码率减小9 dB左右。