针对海洋的日益频繁地勘探与开发对水下无线通信提出了更高的要求。比起传统的水声通信技术,水下无线光通信（Underwater Wireless Optical Communication,UWOC）技术凭借其较高的速率与较低的时延,得到了广泛的关注。然而,UWOC技术也面临诸多挑战。海水的吸收散射效应以及湍流效应,会带来光束扩散,功率损失,以及光强起伏,影响通信。由于光传播的定向性以及水流的影响,收发机之间的对准误差还会影响系统性能。海洋环境与大气环境不同,其吸收散射效应与湍流效应与大气也不尽相同,因此,结合光束扩散,功率损失以及对准误差,研究水下无线光通信的信道模型,并根据信道模型进一步研究通信系统的性能,具有重要的意义。基于此,本文的研究主要有如下几点:（1）综合吸收散射,湍流,对准误差三种因素,研究了信道的光强分布模型,对准误差模型以及湍流光强起伏模型,并结合前三者推导出联合信道增益模型。其中,对于光强分布模型,本文研究了吸收散射下的光束扩散函数模型以及湍流下平均光强分布模型,并将两者结合,与光子蒙特卡洛仿真进行对比验证;本文将对准误差分成位置误差,角度误差,并基于光束扩散函数模型,构建对准误差功率损失模型,研究收发机位置,角度误差对于功率损失的影响,同时根据接收机的随机抖动导致功率随机变化的情况,研究了对准误差造成的功率衰减所服从的概率密度分布模型;对于由湍流造成的光强随机起伏模型,即湍流光强起伏模型,本文研究了经典的弱湍流条件下的对数正态起伏模型以及新型的适用范围更广的混合指数-广义伽马（Exponential-Generalized Gamma,EGG）分布模型;最后,在湍流光强起伏模型服从对数正态分布的情况下,结合光束扩散函数模型与对准误差模型,构建出对数正态分布联合信道增益模型,在湍流光强起伏服从EGG分布的情况下,构建出EGG分布联合信道增益模型。（2）结合所构建的联合信道增益模型,本文研究采用非对称限幅光正交频分复用（Asymmetrically clipped optical orthogonal frequency division multiplexing,ACOOFDM）调制解调技术的通信系统在接收机获得理想信道状态信息（Channel State information,CSI）下的系统误比特率性能,推导出了两种信道模型下的系统理论误比特率的闭式表达式,并与仿真结果进行对比验证。同时,研究了由湍流光强起伏以及对准误差对系统误比特率性能的影响。为了缓解湍流光强起伏与对准误差对于系统的不利影响,本文进一步研究了接收端采用单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO）分集接收技术下的系统性能,研究了SIMO分集接收在湍流光强起伏以及对准误差下,相比于单输入单输出（Single Input Single Output,SISO）给系统带来的提升。（3）基于现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）,设计了带有帧检测,定时同步,以及信道估与均衡功能的ACO-OFDM收发机知识产权（Intellectual Property,IP）核模块,并用计算机（Personal Computer,PC）端Matlab软件模拟对数正态,EGG分布湍流光强起伏结合对准误差信道,研究了接收机没有获取非理想CSI情况,即存在定时同步误差与信道估计误差时的系统误比特性能,并与接收机获取CSI下时的系统误比特率进行对比,同时在FPGA开发板上运行,验证了ACO-OFDM收发系统的可行性。