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由于大气激光通信具有传输速率高、保密性能好、机动灵活等优势,在军用和民用上有着巨大的应用前景,但复杂的大气信道环境以及大数据、云计算等急速增长的通信容量需求,需要进一步对提高大气激光通信系统性能开展更深入的研究和探索。论文分析了用于提高大气激光通信系统有效性和可靠性的相关技术,将LDPC码和链路自适应技术相结合,围绕应用过程中的大气信道特性分析问题、LDPC码构造问题、大气激光通信自适应调制编码系统建模问题以及系统跨层优化设计问题展开研究。论文的主要工作为:(1)针对链路自适应技术对大气信道时变特性的研究需求,提出了一种基于瞬时信噪比的大气信道模型,推导了瞬时信噪比概率密度函数并设计实验验证了该模型。该信道模型的提出为后续研究建立了理论基础。(2)为了提高大气激光通信的可靠性,提出了一种基于位移矩阵循环置换的QC-LDPC码构造方法;为了满足链路自适应技术对信道编码码率可变的要求,提出了一种基于恢复节点的LDPC码速率兼容算法。仿真结果表明:本文构造的QC-LDPC不仅具有良好的纠错性能,还有较低的编码复杂度;由基于恢复节点算法构造的速率兼容码比传统算法构造的速率兼容码纠错性能更好。(3)从系统物理层自适应出发,提出了一种离散速率条件下的大气激光通信自适应调制编码系统模型,设计了系统参数,推导了系统误码率与频带利用率计算式。仿真结果表明,自适应调制编码能够有效提高系统的频带利用率,进一步提升了大气激光通信大容量、高速率的优势。(4)从OSI协议层入手,将数据链路层的混合自动请求重传与物理层的自适应调制编码相结合,对大气激光通信进行了跨层优化设计,建立了跨层自适应模型。仿真结果表明,从物理层自适应到跨层自适应能够进一步提高频带利用率。论文的创新之处主要包括:(1)建立了大气信道的时变特性模型,为链路自适应技术的应用提供了重要的理论依据;(2)针对大气激光通信自适应链路对信道编码的性能需求,构造了一种纠错性能好、编码复杂度低、速率兼容的LDPC码,实现了信息快速、可靠传输;(3)开展了链路自适应技术在大气激光通信中的应用研究,建立了大气激光通信物理层自适应和跨层自适应模型,提高了系统的有效性。