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自由空间光通信(FSO)系统具有频带宽、速率高、保密性好、抗干扰能力强和设备体积轻小等突出优点,相比于微波通信系统,FSO更适合星地链路通信,由此引发了FSO系统研究热潮。然而光信号通过大气信道时,湍流效应会导致光信号的光强随机起伏,造成FSO系统误码率增大,最终破坏通信。为了改善FSO通信性能,寻求能抑制大气湍流影响和提高传输速率的调制方式是目前FSO系统的研究关键。本文以此为背景,分析对比了基于Non-Kolmogorov模型的湍流信道光信号衰落特性和模型;将正交频分复用(OFDM)调制方式与FSO系统相结合,探讨了直接检测OFDM(DDO-OFDM)和相干检测OFDM(CO-OFDM)系统的区别,并利用软件构建了DDO-OFDM系统和CO-OFDM系统模型;将指数威布尔分布(EW)湍流信道的仿真与上述两种OFDM系统仿真相结合,分析了高速调制OFDM方式在光无线通信链路中的作用与性能,对实际FSO通信系统相关技术的改进和优化具有十分重要的意义和实际应用价值。本文主要工作包含以下三个方面:(1)首先分析了大气湍流的变化特征,采用能表征大气三层特征的NonKolmogorov湍流功率谱模型来模拟大气湍流的变化特征;然后分析了大气湍流信道的光信号衰落特性和不同光强衰落分布模型,选择了能描述引入孔径平均效应后的光信号衰落特性的EW湍流信道模型;探讨了幂律和接收口径对基于NonKolmogorov湍流模型的EW湍流信道的光强衰落特性的影响,结果表明,不同幂律下的Non-Kolmogorov湍流信道衰落分布与Kolmogorov湍流的分布不同,孔径平均效应能有效的抑制湍流信道衰落现象。(2)将OFDM技术与直接检测方式的FSO系统结合,构建DDO-OFDM系统模型,同时构建基于Non-Kolmogorov湍流模型的EW信道模型;通过星座图分布分析了系统噪声的影响;仿真模拟DDO-OFDM系统经过EW信道的通信过程,首先根据平均误码率闭合公式验证了系统的有效性,通过设置不同的接收口径、湍流强度和Non-Kolmogorov湍流的幂率改变复杂湍流信道环境,同时研究了不同湍流环境下OFDM调制方式对系统的影响,结果表明:与OOK调制方式相比,OFDM能有效的提高FSO系统的通信质量,而且OFDM系统中通过选择合适的子载波调制方式能提高系统性能。(3)比较直接检测与相干检测方式的异同,基于DDO-OFDM系统模型,构建CO-OFDM系统模型,仿真模拟CO-OFDM系统经过EW信道的通信过程,研究了不同检测方式和OFDM调制方式对FSO系统的影响。结果表明:相同湍流环境下,相干检测OFDM方式比直接检测OFDM方式所需的信噪比少,系统性能更优越。