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自由空间光通信(FSO)被认为是最后一公里问题切实可行的解决方法,它具有接入方式灵活、短距离内获得光纤传送的容量、抗干扰能力强、免向主管部门申请频率和许可证等优点。自由空间光通信容易受大气信道环境的影响：恶劣的气候环境会对激光产生衰减作用,造成光信号失真；大气湍流会引起光信号的强度起伏,影响通信系统性能；另外,采用不同的调制技术对自由空间光通信性能也有不同的影响。为了更大限度地发挥自由空间光通信的潜力,研究大气信道环境下的高速调制解调技术显得非常有必要。论文主要从以下3个方面展开研究。1.首先对自由空间光通信大气信道环境进行理论分析,研究大气衰减效应和大气湍流效应。利用米氏(Mie)理论和两种雨滴谱分布模型,计算不同降雨量下大气激光传输的衰减；根据Kim和Al-Naboulsi模型计算激光在不同能见度下的衰减；研究降雨和雾气天气对自由空间光通信系统性能的影响。基于Rytov弱湍流理论,考虑由大气湍流造成的光强闪烁对自由空间光通信系统的影响,分析不同湍流强度下自由空间光通信系统性能。2.在光通信仿真软件OptiSystem中搭建强度调制/直接检测(IM/DD)制式的FSO系统模型,对该系统进行仿真研究。通过将理论模型得出的结论与系统仿真结果进行分析对比,验证大气信道环境理论分析结论的正确性。3.提出把正交频分复用(OFDM)调制技术运用到自由空间光通信中来,通过在OFDM信号上加直流偏置,使双极性OFDM信号变为单极性信号,进而满足光通信中的IM/DD方式。提出采用更符合实际湍流情况,满足弱、中、强湍流强度的Gamma-Gamma大气湍流信道模型,推导采用OFDM调制的自由空间光通信系统在Gamma-Gamma大气湍流信道下的误码率公式,仿真分析不同湍流强度下的误码性能,并和传统的光强度调制进行对比。本文研究了Gamma-Gamma大气湍流信道下的FSO-OFDM调制系统性能,得出FSO-OFDM系统具有更好的抗湍流能力,对FSO-OFDM系统的后续研究具有一定参考价值。