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大气激光通信系统凭借其频带宽、传输速率高、抗干扰性能好、保密性好、经济实用等诸多优点得到越来越广泛的应用。大气激光通信系统普遍采用强度调制/直接检测(Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD)系统作为其调制解调技术。开关键控(On-Off Keying,OOK),脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)及数字脉冲间隔调制(Digital Pulse Interval Modulation,DPIM)作为IM/DD系统中经典的调制方式得到了普遍运用。针对PPM调制的带宽利用率低、需要帧同步和DPIM符号长度不固定的缺点,先后有多种调制方式被提出。其中定长数字脉冲间隔调制(Fixed Length Digital Pulse Interval Modulation,FDPIM)在继承PPM和DPIM各自优点的基础上,解决了PPM需要帧同步以及DPIM符号长度不固定的问题,但自身具有带宽利用率较低以及信道容量较小的缺点。本文在大气激光通信调制解调技术研究现状的基础上,主要工作如下:1.针对FDPIM调制带宽利用率较低以及信道容量不大的弊端,提出了一种适合大气激光通信且易实现的新的调制方式——定长对称脉冲间隔调制(Fixed Symmetric Pulse Interval Modulation,FSPIM)。详细介绍了FSPIM调制的符号结构和编译码原理,主要原理是利用对称时隙映射减少了一半的传输带宽,并通过添加标识脉冲以实现正反映射的区分和自带符号同步功能。2.基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)设计了FSPIM调制解调系统,论述了其工作原理,并运用VHDL语言在Quartus II平台下,成功对整个FSPIM调制解调系统进行了基于FPGA的仿真实现。进一步验证了本文所提出的FSPIM调制方式在大气激光通信系统应用中的可行性与实用性。3.对FSPIM调制的平均符号长度、功率效率、带宽需求进行了详细论述、公式推导及数值仿真。将FSPIM调制与其他常用的6种调制方式进行了性能对比并分析了FSPIM的优劣势。结果表明,FSPIM调制方式具有良好的带宽利用率、符号长度固定以及自带帧同步等优点,缺点是平均发射功率要求更高,但仍好于OOK调制方式。