非视距紫外光通信是一项新兴的无线光通信技术。对于非视距紫外通信而言,发送端的光信号经由大气的散射效应,通过非视距路径到达接收端被接收。这种非视距传输的方式,无疑大大降低了发送端与接收端的对准要求。本文的主要内容包括非视距紫外通信中,信道湍流的研究以及系统的设计。本文中,利用紫外激光器发送光信号,光子计数模块进行检测接收,将非视距紫外通信系统的传输距离拓展到了 500米。基于接收端检测到的光电子数满足泊松分布的假设,我们设计了相应的基带信号处理算法。我们对接收端提出的同步算法以及系统整体的性能进行了仿真分析。然后,在硬件平台上实现了基带信号处理算法,结合外部光学器件,搭建了完整的实时紫外通信系统。室外实时通信实验表明,在500米的传输距离下,系统的速率可达400kbps,误帧率在10-5以下。我们采用混合泊松分布来表征非视距紫外光通信中的信道湍流。利用EM算法估计混合泊松分布中的未知参数。我们还分析了由湍流引起的信道衰落的时间相关性。在仿真中,我们对提出的混合泊松分布的参数估计方法以及时间相关性的估计方法进行了评估。进一步,我们将提出的参数估计方法应用于室外1500米的紫外信道测量实验之中。我们还研究了非视距紫外光通信中,中继节点存在自干扰情况下的全双工中继通信。本文中,中继节点处,给出了检测转发和解码转发两种转发协议。进一步,分析了基于这两种转发协议下,全双工中继系统的性能,并与半双工中继系统进行了比较。