大气激光通信以其传输码率高、安装方便、成本低、安全性好等诸多优点已成为当今信息技术的一大热门技术,其作用和地位已能和光纤通信、微波通信相提并论,是构筑未来世界范围通信网必不可少的一种技术。调制解调是大气激光通信的关键技术之一,已越来越受到人们的重视,对其研究用具有十分重要的意义。本文将光脉冲位置调制(PPM)和偏振态调制有机结合,提出一种新的大气激光通信调制技术,该调制技术能减少大气信道对大气激光通信的影响,提高通信性能。本文设计了PPM偏振调制解调系统,并对其核心技术进行了详细的讨论,主要工作包括如下：1.介绍了三种PPM调制方式的基本原理及数学模型,并比较这几种不同调制方式的性能；研究了大气信道对激光通信的影响,分析了基于PPM调制方式接收机的噪声,分别讨论在考虑加性噪声或者乘性噪声情况下,门限判决和角度解调对大气激光通信系统的影响,推导出这两种情况下的系统误码率公式,并基于MATLAB完成数值仿真；并对偏振激光的退偏特性进行了理论与仿真分析,完成PPM偏振调制信道容量计算。这些研究对PPM偏振调制系统提供了理论基础；2.设计了PPM偏振调制/解调系统的实现方案,描述了偏振调制/解调系统结构,详细讨论了该系统的工作原理,同时对如何选择系统关键器件进行了论述。这些工作对PPM偏振调制系统实现奠定了坚实的基础；3.基于FPGA技术,详细设计了PPM偏振调制解调系统,重点阐述了其关键技术,对系统每个模块都进行了详细的论述。选用Xilinx公司的Spartan-Ⅱ系列的FPGA芯片,采用Verilog硬件描述语言,实现了PPM偏振二维编码、AD采样控制、PPM偏振解调及与上位机通信等功能；4.基于FPGA平台验证了PPM偏振调制解调系统功能的正确性,在此基础上搭建整个大气激光通信系统,包括光学系统和电路系统,完成系统调试与测试。本文完成了大气激光通信的PPM偏振调制解调系统设计,实验结果表明：能完全实现大气激光无线通信,获得了良好的通信性能和较低的误码率。