自由空间光通信(FSO)普遍被认为是解决“最后一公里”问题的首选方法,它具有传输速率高、功率能耗低、频带宽和方便部署等优势被国内外科研人员认为其应用潜力巨大。随着人们对通信质量的要求越来越高,为了解决发射端覆盖面积不够广阔的问题,中继技术的发展也日益火热起来。在实际运用中为了适应不同的通信环境,中继传输技术一般按结构分为串行中继方式和并行中继方式。多跳传输方式是中继传输方式的一种,是指串行通信链路上增加了若干个中继节点。多跳系统可以有效的增大发射端覆盖面积和提高系统部署多样性和灵活性。正交频分复用(OFDM)具有传输速率快、频带利用率高和抗频率选择性衰落强等优点开始运用在自由空间光通信系统当中。相干OFDM探测方式通过本振光和信号光的相干处理使其具有接收灵敏度和高抗色散和、偏振膜色散能力强等优势,成为目前性能较好的探测方式。大气当中由于各种粒子的存在会对光信号传播时产生散射、吸收等影响。影响的程度取决于粒子的尺度密度等因素,为了更好的研究通信系统性能,通常将不同的大气环境用不同的数学模型来分析。一般按照湍流强度分为弱湍流和中强湍流,对数正态分布常被用来描述弱湍流环境中的大气信道模型,Gamma-Gamma分布模型常用两种参数的取值来描述中强湍流环境。而负指数分布模型常运用在极强湍流和通信链路较长的情况下的大气信道中,K分布则常描述在强湍流和通信距离适中的情况下的大气信道模型。基于上述条件下,本文研究内容具体如下:在自由空间光通信中采用相干OFDM探测技术和多跳传输方式,对于极强大气湍流环境和远距离传输情况中,提出了负指数分布大气信道模型下的相干OFDM串行中继系统理论模型,推导出了此系统的联合衰减模型、中断概率和误符号率的MeijerG闭合表达式。仿真独立分析了单跳双跳和三跳时子载波个数、映射阶数等因素对中断概率和误符号率的影响。此部分研究为大气湍流环境极其恶劣且需要远距离传输的实际情况下提供了一种可行性方法。对普通强湍流且传输距离适中的情况下,提出了K分布大气信道模型下的相干OFDM多跳系统理论模型,同样推导出此系统的联合衰减模型、中断概率和误符号率的MeijerG闭合表达式。仿真分析了单跳三跳时对比和三跳四跳时的中断概率对比,独立分析了单跳、三跳和四跳的误符号率性能。从中得出映射阶数和子载波个数、中继节点个数等因素对中断概率和误符号率的影响。此系统模型可以直接描述大气散射过程中的径向相关性,为强湍流通信系统在实际应用中建立了有效的理论模型。其中在多跳传输中,转发方式采用性能更好的译码转发(DF)方式。在联合衰减信道中,考虑了大气效应、路径损耗和瞄准误差三者因素相结合,映射方式采用正交幅度调制(QAM)方式。