自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSO)是一种无线激光通信方式,它以激光为信号载体,以大气、海水等自由空间为传输介质.与传统的射频无线通信方式相比,它具有传输带宽大、终端体积小、重量轻、成本低、灵活度高等优势,在军事、移动通信等方面得到了广泛的应用。国内外对自由空间光通信原理和技术的研究已经开展许多年,取得了可观的进展。随着相关研究的开展,大气湍流效应逐渐引起了人们的重视。理论和实验表明,激光在大气媒介中的传输会受到混浊大气和湍流大气的干扰。其中,湍流是主要干扰源,它主要存在于大气对流层和平流层的交界处,由一系列尺度、密度不同的气团涡流组成。这些涡流运动轨迹,尺寸不断变化,能量分布不均,导致湍流区域的折射率处于无规律变化中。激光在其中传输会出现强度衰减、焦点偏移和离焦、球差、像散等问题,通信质量严重受损。因此,对湍流信道的特性研究成为了 FSO领域的重点。本文主要从空间光通信原理、大气信道特性、湍流信道建模三方面入手,详细介绍湍流仿真的研究成果。主要工作如下:一、研究空间光通信的传输过程和各类损伤效应。基于无线传输原理,介绍空间光通信的系统结构,研究传输过程中的主要干扰因素。二、研究湍流信道特性。基于Kolmogorov大气湍流理论,研究湍流的形成过程和运动规律;分析湍流造成的折射率扰动、折射和散射效应,采用统计学规律,得出湍流信道的折射率统计特性。三、对湍流信道建模仿真。信道仿真有多种方法,可分为非数值和数值方法两类,文章对两类方法均做介绍,并以数值方法一-空间光调制器为重点,详细叙述信道建模过程并给出仿真结果。数值方法以湍流理论模型为基础,具体算法有多种,本文以目前最常用的Kolmogorov理论和Von Karman理论为模型,以谱反演法、Zernike多项式和次谐波法为具体算法,给出两大模型下、三种算法的仿真结果,包括相位屏、高斯光畸变图、相位光谱图、结构函数和概率密度函数等,对比并分析不同算法生成的相位屏与实际湍流的贴近程度、全频相位屏的性能、两种补偿方法的准确度和两大模型的仿真准确度。