与射频和声学相比,水下无线光通信具有更高的传输带宽,因此提供更高的数据速率。由于这种高速传输的优势,水下无线光通信近年来被人们日益重视。水下无线光通信系统在环境监测、海上勘探、灾害预防和军事行动方面有重要的应用。与此同时,随着发光二极管,编码调制技术和大气可见光通信等重点技术的探索开发,以及蓝绿光对海水具有“透光窗口”特征,水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)也进一步获得飞速的发展。UWOC的应用将为水下数据信息的高速无线交换提供一种新的传输方式。本文主要研究水下无线光通信信道建模,调制方式,最后基于发光二极管(Light Emitting Diodes,LEDs)设计并实现UWOC传输试验系统。主要研究内容如下:1.针对现有水下光信道模型的局限性,使用数值仿真模拟法即蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对光束在水下传输的情况进行仿真,主要分析光子在标准沿岸海水水质下的运动特性。本文针对水下光信道的特点,对传统的Monte Carlo流程进行一定的改进,对权重小于阈值的光子进行俄罗斯轮盘赌设计,以减少蒙特卡罗模拟法所需要的时间。最后通过仿真模拟,得出在复杂海水情况下蒙特卡洛方法比简单的比尔定律适应性更好。2.针对现有基于多载波的水下无线光通信码间干扰高,传输效率低的情况,本文提出一种基于直流偏置的光学FBMC(Filter Bank Multi-Carrier)技术。对FBMC技术进行改进,对调制后的信号进行Hermitian对称,最后添加直流偏置,使其能适用于IM/DD(Intensity Modulation with Direct Detection)信道。再将扩展高斯函数(Extended Gaussian Function,EGF)作为原型函数,提升其整体传输效率。在水下无线光通信中使用FBMC的可行性尚未得到验证。本文解决FBMC技术不适用于IM/DD(Intensity-Modulation Direct Detection)信道的问题,并且证实FBMC算法的性能优于其他适用于水下无线光信道的多载波技术。3.以水下无线光通信的主要应用场景为目标,设计和实现一种短距离高速水下无线光通信系统,并使该系统在水中测试。本文详细给出水下无线光通信系统的各个模块和功能,并结合本文提出的一种基于直流偏置的光学滤波器组多载波技术进行测试。测试表明在短距离下,该系统具有较高的传输速率。