随着人们对信息量需求的增大，采用非相干通信方式的系统因发射功率和接收机的灵敏度有限，通信速率的提高受到了限制。与此同时，相干光通信却因其极高的探测灵敏度及频分复用特性在高速率、长距离通信方面具有很大的优势，近年来获得了大量研究。　　 对于相干光通信，激光器相位噪声引起的激光器频谱展宽将加大解调难度；同时，空间相干光通信涉及到大气链路，受到大气信道的影响，其不同于光纤中的相干光通信系统：通信终端间的快速相对移动所带来的多普勒效应将使系统载波同步受到影响；大气湍流也会影响激光信号的物理特性，加大通信链路的中断概率。　　 本文首先对空间相干光通信中多普勒效应及激光器相位噪声的补偿问题进行研究，而后研究了湍流对空间相干光通信系统中波前倾斜的影响及其补偿技术。　　 使用光锁相环来完成相干光通信系统中的载波同步是目前通用的作法，但空间通信链路中存在的多普勒效应将影响锁相环性能，有可能引起锁相环失锁；同时，锁相环也因其自身特点而影响整个相干光通信系统性能。　　 本文采用基于DSP的开环补偿方法代替传统的光锁相环，以补偿空间相干光通信中多普勒效应，抑制其对相干检测输出中频信号的影响，并将该方法应用于一种递推解调系统中，利用该递推系统验证开环补偿方法的可行性。仿真结果表明：采用基于DSP的开环补偿方法及递推解调系统可以补偿多普勒效应及激光器的相位噪声，使空间相干光通信系统不使用光锁相环，且性能接近多普勒效应被完全补偿的理想状态。目前尚未见到开环补偿技术被应用于解决空间相干光通信中多普勒效应问题，这也是本文的创新点之一。　　 之后，本文研究了大气信道中的湍流及其对相干光通信系统的影响，侧重研究了波前倾斜所引起的到达角起伏对外差效率的影响。针对传统的质心跟踪倾斜校正方法在强湍流条件下校正性能变差的缺点，本文提出跟踪焦平面上光斑最大值来进行湍流波前倾斜校正的方法。仿真表明，在强湍流下，最大值跟踪倾斜校正方法与传统的质心跟踪倾斜校正方法相比，外差混频效率有明显提高，并可避免质心跟踪倾斜校正方法可能会出现的大直径天线性能不如小直径天线的不利现象。