随着无线通信技术的不断发展,频谱资源越来越匮乏。为解决该问题各种调制技术层出不穷,但是这些调制技术都没有脱离幅度、相位和频率这三个维度。为了从根本上解决频谱资源的问题,有学者提出了极化调制技术。极化调制利用电磁波的极化特性承载信息,将三维星座空间作为调制星座图,展现出无限的潜能。然而无线通信中的极化调制技术发展时间短,还有许多问题尚未解决。现有的调制架构使用正交双极化天线收发信号,当信号以任意角度入射时使用正交双极化天线接收使得接收信息不完整,引起严重的失真。极化调制的研究经常与传统的幅度、相位、频率调制区分开来,极大的浪费了资源。极化调制的关键技术是极化判决,即接收端识别来波的极化形式。在极化判决这一方面缺乏具体的技术,许多判决方式太过于笼统,无法运用到工程实践中。论文以多维调制技术为核心,针对极化调制体系展开研究。论文首先对极化信息处理和极化调制技术作了综述,对极化调制技术作了分析。研究了电磁波的极化表征并分析了几种极化表征方式的相互关系。针对传统极化调制架构存在的不足,提出了一种新的极化调制架构,包括极化调制架构和基于极化特性的多维调制架构。该架构在发送端使用传统的正交双极化天线,接收端使用三维矢量天线。发射机对两路载波的幅度和相位进行控制后通过正交双极化天线发射信号。接收机通过三维矢量天线接收信号,再对信号进行采样、坐标变换、极化判决等处理后进行译码,最后对极化调制的误码率进行了分析。论文通过不同的方式对极化信道进行了建模,分析了各种建模方法的优缺点。对极化模式色散、极化相关损耗和交叉极化鉴别度这三种去极化效应的产生机理作了研究。分析了极化相关损耗和交叉极化鉴别度对极化调制性能的影响。针对当前极化判决技术存在的问题,提出一种极化判决方法。首先把三维矢量天线接收到的信号进行坐标变换,变为两路信号,然后使用解析信号法对两路信号的幅度进行判决,再通过正交变频法或解析信号法对两路信号的相位差进行判决,最后通过两路信号的幅度比和相位差确定电磁波的极化形式。仿真验证了该方法的有效性。