自由空间光（Free-space Optical，FSO）通信具有高速率、免许可操作、保密性高、低功耗、易于部署等优势，因此成为高速无线通信的最佳选择方案之一。但是FSO通信易受大气散射、吸收和湍流的影响导致激光信号被严重衰减；尤其在超长距离的 FSO 通信（如星地通信）中还存在高时延和指向误差等问题，从而导致通信性能极不稳定，甚至发生通信中断。目前常用自动重传和前向纠错技术来解决 FSO 在星地通信等长距离传输下的链路不稳定问题，但在实际应用中还存在一些不足。自动重传因反馈应答信号引入的巨大时延使得通信效率低下；前向纠错（如turbo码、LDPC码）技术因其码率固定很难应对具有复杂时变、多中断和大损耗特性的长距离 FSO信道。而数字喷泉码是一种无编码速率的信道编码，其无码率特性使得它不需要收发双方确知任何信道状态信息就能自动消除干扰的影响，并动态适配通信链路的变化。同时数字喷泉码还具有编译码复杂度低、无需反馈、利于并行下载和分层组播等优势，使其在深空通信、无线多媒体广播和互联网领域应用前景广阔，从而成为近几年信道编码领域的研究热点之一。
　　本文使用数字喷泉码来解决长距离 FSO 通信中面临的复杂干扰问题，设计并实现了基于数字喷泉码的无线激光通信系统。主要工作概况如下：
　　（1）归纳整理了FSO通信和数字喷泉码的发展历史以及研究现状。
　　（2）详细介绍了三种典型数字喷泉码（LT码、Raptor10码和Spinal码）的基本原理及编译码方法。对Spinal码引入交织以解决其纠错能力较差的缺点，并进行性能仿真。
　　（3）根据 FSO 通信的应用环境，采用了强度调制/直接检测（ Intensity Modulation/Direct Detection, IM/DD）技术作为其调制方案，并分析了其对带宽和功率的需求以及误比特率性能。
　　（4）设计并实现了基于Raptor10码的无线激光通信系统。该系统在以现场可编程门阵列（FPGA）为核心的硬件平台实现，并在2公里的自由空间中完成了误码率和吞吐量测试。测试结果表明Raptor10码结合强度调制/直接检测技术可以有效提升系统在大气湍流环境下的性能。
　　（5）同样依托FPGA硬件平台设计并实现了基于Spinal码的无线激光通信系统。为解决Spinal码纠错能力较差的缺陷，在Spinal码的编译码过程中引入了交织技术来提升FSO通信系统在复杂信道环境下的稳定性和可靠性。利用FPGA可并行执行的特点将译码开销并行化、使用双调排序网络选择最优路径、节点删减以及流水线技术来提升译码速度。最后，在2公里的距离上完成了系统通信性能测试，测试结果稳定可靠。