近些年来,通信技术的发展日新月异,给人们的生活带来了极大的便利,大大提高了现代社会的生产效率。然而,人们对于数据通信的速率、稳定性以及安全性的要求也越来越高,尤其是对于无线接入技术的需求越来越大。光纤作为传统的有线光通信接入方式,凭借其非常高的传输速率,已经在骨干网的搭建方面得到广泛的应用。但是,光纤较高的成本使得其在普及方面面临着一系列的问题。虽然还有很多无线接入方式,但是无线频谱资源的有限性同样限制着其广泛应用。所以,在“最后一英里”接入方面,一直存在着很多问题。而自由空间光通信(Free Space Optical,FSO)技术由于频带使用无需申请、保密性好、架设方便等优点,正在得到人们的关注,是一种灵活有效的接入解决方案。光子计数技术则是FSO系统中的光电检测技术,能够在远距离低光照的条件保持良好的性能,有效降低发射机发射功率。在无线接入方面,由于信道的开放性和多用户干扰(Multi-User Interference, MUI)的影响,无线多址接入方案的设计成为了研究的重点。第一代无线移动网络采用的是频分多址(Frequency-Division Multiple-Access,FDMA)技术,第二代移动通信则采用的是时分多址(Time-Division Multiple-Access,TDMA),他们分别对信道在频率和时间维度上进行划分以区别多用户。在第三代(3rd-Generation,3G)移动通信中,码分多址(Code-Division Multiple-Access, CDMA)技术得到了长足的发展。但是其性能也一直受多用户干扰和符号间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)的影响。交织多址(Interleave-Division Multiple-Access, IDMA)技术则是利用不同的交织器来区分多用户,在保持了CDMA众多优点的基础上,提高了频谱资源的利用效率,降低了系统的复杂度。本文将主要研究自由空间光通信中基于光子计数的无线传输技术,其中无线接入采用光交织多址(Optical Interleaver-Division Multiple-Access,OIDMA)技术。首先,针对FSO OIDMA技术提出了基于外信息转移(EXtrinsic Information Transfer,EXIT)图的系统分析工具。该工具与传统的计算机仿真相比,能够在对系统性能进行准确预测和分析的同时,极大的节省了时间和计算资源,具有重要的指导意义。其次,采用准确的泊松光子计数模型,解决了弱光照条件下的基于泊松光子计数进行迭代检测的难题。在考虑了散弹噪声、背景散射和湍流衰落基础上,提出基于大气泊松信道的迭代并行干扰消除(Iterative Parallel Interference Cancellation,Iter-PIC)接收机,推导接收机的迭代检测算法,同时讨论了Turbo信道编码技术的应用及其良好的纠错能力。仿真结果表明,与传统的光码分多址(Optical Code-Division Multiple-Access,OCDMA)接收机相比,Iter-PIC接收机能够很好地消除多用户干扰MUI,降低误码率(Bit Error Rate,BER),突破OCDMA接收机的最优性能,同时显著的提高了带宽效率,极大的降低了接收机的复杂度。最后,研究了自由空间光通信中的多脉冲位置调制(Multi-Pulse Position Modulation,MPPM)技术,提出并推导相应的迭代检测算法,讨论不同的映射图对检测性能的影响,并给出映射图的设计规则。仿真结果表明,在选取合适的映射图时,该系统能够以极低的发射能量获得理想的误码率性能,同时具有较低的检测复杂度。另一方面,与脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)和差分脉冲位置调制(Differential-Pulse Position Modulation, DPPM)等调制方式相比,MPPM调制的带宽效率更高,而且没有严格的帧同步等限制,更适合商业FSO应用。