自由空间光通信(Free Space Optical Communication, FSO)是一种无线通信,载波为光波。和微波通信相比,FSO拥有如超宽带宽、免频率申请、高安全性、体积小重量轻、低成本、高灵活性等诸多优势,因而引起了广泛的研究兴趣。然而FSO系统的性能却受到传播介质的影响,光信号经过大气信道会受到由大气中气体分子以及云、雾等气溶胶粒子造成的衰减效应和大气中湍流形成的闪烁效应的影响。其中大气湍流是限制FSO系统性能的最重要因素,其导致的闪烁效应会引起光信号幅度和相位上的波动。根据光纤通信的检测技术可知,可以用相干和非相干检测两种方式对系统进行检测。非相干检测具有谱效率低和灵敏度低的劣势,这些都会降低FSO系统的性能。和非相干检测相比,相干检测虽然复杂但具有提高接收机灵敏度、降低噪声等优势,同时还能很好地补偿大气湍流对信号造成的影响。因此,本文重点研究了基于数字相干接收技术的空间光通信。主要工作如下：1.研究了空间相干光通信的调制技术,介绍了用双平行调制器调制QPSK等码型的原理,给出了几种不同调制码型误码性能的对比,得出QPSK的误码率较低,因此本系统选用QPSK调制格式。2.分析了空间光通信的数字相干接收技术,包括相干接收技术的原理和噪声分析。最后重点描述了用Sebastian Hoffmann算法和Viterbi&Viterbi算法对信号的频率和相位进行补偿的原理。3.研究了大气衰减以及大气湍流引起的光强起伏、相位波动和展宽等效应,利用相位屏的方法对高斯光束经过大气信道的过程进行了仿真,得到可供实验参考的有价值结论。4.设计并搭建了空间相干光通信实验平台,开展了10GBaud的QPSK码型室内外空间光传输实验,室内长度约为6米,室外约600米。对比分析了不同情况下的误码率,得出在室外大约-17.6dBm处,误码率为10-6。横向比较室内外通信误码率,可以看出在相同误码率情况下,由于室内湍流较弱,其灵敏度比室外提高约7dB,由于背景光的干扰白天误码率要略高于晚上。当加入了补偿算法后,接收光信号的星座图会得到明显改善。