无线光通信(Optical Wireless Communication,OWC)是将无线通信技术和光通信技术进行了有机结合的一种新型通信技术,而紫外光通信作为其中的一个分支,因其组网灵活、保密性好、支持非视距传输、全天候工作等优点,在军事通信、环境检测等领域有着很大的应用潜力。但是由于紫外光通信距离严重受限,而紫外光无线传感网络的使用可以解决这一问题,紫外光无线传感网络越来越受到重视。此外,无线传感网络还可以应用于很多的特种通信场景,这进一步推动了紫外光通信的发展。但是在实际应用中为了尽可能地降低通信节点的能耗,延长网络使用寿命,急需设计一种空间自由度高并且有较高系统灵活性的通信方案来适配紫外无线传感通信系统。同时考虑到无线传感网的广播特性,系统内传递的信息有被窃听的风险,如何降低信息被窃取的概率也是需要考虑的问题。基于以上考虑,依托于国家自然科学基金项目,本文提出了一种面向紫外无线传感网络的高自由度的紫外通信系统结构,将极化码和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统进行级联编码来克服以上困难。本文主要内容如下:1.通过实验验证了紫外光通信系统的高空间自由度以及区域通信性。同时通过测试分析得出了真正制约紫外光通信系统性能的因素是收发两端的距离的结论。2.提出了极化码和MIMO系统的级联编码结构的方案,通过仿真和实验证明了其通信性能,并且通过数据分析证明了接收分集对系统通信性能的提升更大。以此结论为指导,可以证明在实际通信中,级联编码的通信方案可以在不增加系统硬件复杂度的情况下,有效降低通信误码率。3.针对广播信道带来的窃听风险,我们利用物理层安全中的安全间隙的概念,分析了极化码和MIMO级联系统的安全性能。通过分析得到结论,极化码可以极大地降低系统的安全间隙,有效地降低了信息被窃听的风险,保证了通信安全。