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自由空间光通信具有传输速率高、抗干扰能力强、灵活便捷等优点，在民用和军事方面具有很高的应用价值。在自由空间光通信系统中，由于大气信道的随机性和特殊性，特别是大气湍流效应会使信号光强闪烁而引起波前畸变，导致通信系统误码率上升，甚至会使得通信链接中断。本论文研究的是在自由空间光通信中选择合适的调制方式以及相应的解调技术来保证通信系统的低误码率和高传输速率，以便能够较好地降低大气湍流对光信号传输的干扰。 本文首先对自由空间光通信调制技术进行了简明扼要的概述，而后阐述了其发展历程以及国内外的研究现状。其次介绍了目前普遍采用的大气湍流信道模型。然后，本文重点分析了脉冲调制方式和副载波调制方式，并且分别对这两种类型的调制方式中的几种经典传统调制方式进行了综合分析比较。基于仿真结论，为了进一步提高改善传统调制方式的性能，根据实际自由空间光通信的要求，最后本文提出了三种新型组合调制方式，其中包括两种组合脉冲调制（RPPWM与RDPPWM）和一种组合副载波调制(PPM-MSK-SIM)。论文详细地介绍了这三种调制方式的基本原理，并在给定的系统模型下分析了其调制性能。 本文的主要创新点如下: (1)在理想高斯白噪声信道中，从平均发射功率、带宽需求、信道容量以及差错性能等方面，对多种传统脉冲调制方式进行了综合分析;另外，在几种大气湍流信道模型中，对多种传统副载波调制方式进行了综合分析; (2)提出了反向脉冲位置宽度调制方式（RPPWM），并与反向脉冲位置调制方式在功率效率、带宽需求以及差错性能等方面进行了分析比较; (3)提出了反向差分脉冲位置宽度调制方式(RDPPWM)，分析其功率效率、带宽效率以及误包率，并与反向差分脉冲位置调制方式进行了比较; (4)提出了新型组合副载波调制方式(PPM-MSK-SIM)，分别在对数正态分布湍流信道模型以及负指数分布湍流信道模型中，考虑APD探测器的噪声，详细分析了其系统的误码率，并与副载波BPSK调制系统的误码率进行了比较。