大气激光通信是以激光束作为信息载体,在大气中进行信息双向传输的一种宽带通信技术。由于其可提供使用的带宽非常宽,具有发射光束窄,抗电磁干扰能力强,易于扩容、建造和维护经费低,频谱不受管制等优点,因此它已成为目前大容量空间通信最具竞争力的解决方案。　　激光在大气中通信时,大气本身的特点会给激光通信系统的可靠性和稳定性带来诸多问题,研究大气中各种因素的影响特性,并且准确的估算其链路衰减,对实现有效的信道补偿而言尤为重要。本文从大气的吸收、散射和湍流效应等几个方面对大气信道进行了系统的理论分析和信道测量,得出的实验数据及结论具有较大的参考价值。本文的研究内容主要包括:　　1)基于常用模型对激光在雾、雨和雪信道传输时的衰减特性进行了分析,并采用532nm波长激光对桂林地区大气衰减信道进行了系统性测量,得出了一批有效的实验数据。对理论模型仿真结果和实验数据处理结果进行分析对比表明:Vasseur模型更适用于桂林地区的辐射雾预测,Naboulsi模型预测结果更接近平流雾实测值,而雨衰减信道测量结果与M-P模型最为接近;　　2)激光的光斑图像能够反映出光强起伏大小以及分布,可以通过分析其受湍流影响的强弱从而研究大气湍流信道的特性。应用夫琅禾费圆孔衍射的算法,对光波强度和光斑图像在光束截面内的分布进行分析及计算,研究了传输距离、发射孔径、激光波长以及湍流结构常数等对光斑形状及光强分布的影响。利用对数正态分布以及gamma-gamma分布建立了大气湍流信道模型,通过仿真结果表明光斑光强分布服从贝塞尔分布,相同信道条件下,湍流对大孔径和长波长的系统影响较小。最后通过光斑外场测量实验验证了理论结果的正确性;　　3)采用蒙特卡罗方法建立了大气后向散射光子传输模型,从能见度、非对称因子、介质反照率等几个方面分析了大气后向散射效应的特性,进行了后向散射信道测量,测试与仿真结果表明:大气后向散射强度与能见度成反比,与接收点的距离成负指数关系,并得到了后向散射能量与发射功率成正比的结论。再次基础上,提出了一种改进的快速蒙特卡罗仿真算法,改进算法的仿真结果与外场实验测量结果十分接近。