当前,信息通信技术已经进入了前所未有的大发展期,通信手段已经得到了空前的发展,不论是有线、无线微波通信还是光纤通信都得到了充分的开发。这些发展在促进了人类文明进步的同时,也间接地使得人们对通信网络性能有了更进一步的要求。对更优秀的设备和系统性能的强烈期望不停地推动着科学界和相关行业领域对于新技术的不断探索。与此相对的,微波通信和光纤通信正在经历其发展的瓶颈阶段:微波通信频谱资源已经被充分开发,也存在微波的干扰问题;光纤通信存在铺设难度高,线路规划费时费力的问题。以上问题使得通信行业急需开发一种新的有发展潜力的通信方式,而自由空间光通信(FSO)刚好可以满足这种迫切的需求。自由空间光通信结合了无线通信技术和光通信技术的优点,通信速率高、信息容量大、组网灵活、安全性好、功耗低,是具有很大开发潜力的通信方式。自由空间光通信系统的光束一定会经过大气层,在这个过程中大气成分对光束有吸收、散射等影响,导致光束出现功率降低、光斑闪烁、多路径效应等现象,十分影响系统性能。采用模式分集接收技术可以有效的抑制大气对系统的影响,改善系统的性能,提高有关指标。本文针对模式分集空间光通信系统的分集合并算法研究,主要工作如下:首先,研究空间光通信系统的组成,对空间光通信系统进行了全方位、系统性的分析。分析大气信道对空间光通信的影响,从每一个效应入手,单独进行分析和阐述。探讨了将模式分集应用于空间光通信系统的可行性,提出了一种可行的模式分集空间光通信系统的构想。然后,研究了分集合并技术,通过理论和仿真的方法分析不同的合并算法并对研究了其对信号质量的改善。最后,对已有的二阶矩阵四阶矩阵(M2M4)算法进行了分析,在此基础上采用了基于参数调整的六阶矩阵算法,成功搭建了相应的实验室验证系统并进行了实验验证。通过大量实验研究了算法的参数对计算结果的影响,比较了新算法和二阶矩阵四阶矩阵算法的合并信号的均方差。