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自由空间光通信(FSO)由于具有成本低、组网灵活、无需频率许可等优点,已成为当今信息技术的一大热点。但由于光色散以及电子器件速率的限制,使系统传输速率受限,误码性能不理想。为了充分发挥FSO的潜力,支持更高的信息传输速率和改善系统误码特性,必须采用频谱效率高、抗大气效应能力强的新型传输技术。在各种能提供高速率传输的无线解决方案中,正交频分复用(OFDM)技术最能代表自由空间光通信的发展方向。因此,本文将OFDM与FSO这两项较成熟的技术进行结合,并对FSO-OFDM系统亟待解决的理论和技术问题展开研究。1、把OFDM技术引入到FSO系统中,给出了基于光偏振特性的基带FSO-OFDM模型和基于相干检测的频带FSO-OFDM模型,并对其信号处理过程进行了论证。2、提出了一种新的基于时频码的FSO-OFDM系统模型,将空时编码的思想引入到OFDM系统,通过在发射端改变信号结构,增加信号冗余和在接收端进行信号合并来完成信号检测,可达到降低系统复杂度和改善系统误码特性的效果。3、针对传统算法频偏估计范围小的缺点,在Schmidl&Cox和Minn算法的基础上,讨论了基于FH共轭对称序列的符号定时和频偏联合估计算法。该算法的定时尺度曲线仅在正确定时点处出现一个尖峰,大大提高了分辨率,从而可以更加准确的进行符号同步。同时通过合理设计训练序列的长度,可扩大频偏估计范围。4、应用Mie散射理论,数值计算了雨粒子、雾粒子和沙尘粒子对光波传输的衰减,推导了在相应信道条件下FSO-OFDM系统的误符号率公式,并通过仿真实验验证了其正确性。结果表明,在散射信道中FSO-OFDM系统的性能主要取决于散射造成的光强度起伏方差,其次为散射造成的光强度衰减系数。5、在对信道进行数值分析的基础上,特别研究了频率选择性衰落信道中的LMS自适应滤波的信道估计算法,该算法仅仅在学习阶段需要导频数据,而在跟踪阶段是利用反馈的判决信息进行信道估计,无需额外的导频数据信息,可以提高系统效率,并有较好的信道估计性能。综上所述,论文对于FSO-OFDM系统实现中的若干关键问题进行了深入的研究,理论分析和仿真实验表明本文所提出的思路具有一定的创新性并能够获得较好的效果。