Free space optical communication (FSOC) is rapidly gaining traction in the space industry due to its advantages over traditional radiowave communication. It offers higher data rates, increased security, a license-free wavelength spectrum, and easy deployment in a commercial field with growing demands on transmission capacity between Earth and space due to an increasing number of satellites. The main limit of FSOC is the adversarial impact on the optical signal from atmospheric effects such as turbulence, absorption, and scattering. Major research efforts are underway to understand these effects further, model their impact on FSOC operations, and develop effective mitigation techniques. Characterization of local atmospheric conditions onsite is also critical when evaluating optimal locations for new optical ground stations. This thesis reviews the state-of-the-art in FSOC, the impact and characteristics of the atmospheric channel, and existing mitigation techniques. It analyzes instrumental data from a characterization station located at an upcoming optical ground station (OGS) to determine if local data can be used to predict the suitability of a potential location with regard to atmospheric conditions using traditional statistics models and machine learning. Results show a low correlation between weather parameters and the measured optical turbulence. Attempts to predict optical turbulence using nonlinear models such as random forest regressor and k-nearest neighbors show strong predictive capability with an R² of around 0.81 for both models. This indicates that optical turbulence can be modeled and predicted but that the underlying relationships are nonlinear and complex.

Optisk frirymdskommunikation (FSOC) har snabbt uppmärksammats av rymdindustrin på grund av dess fördelar framför traditionell radiokommunikation. Det möjliggör snabbare dataöverföring, ökad säkerhet, licensfri användning, och enkel distribution inom ett kommersiellt område med ökat behov av sändningskapacitet mellan jord och rymd på grund av det ökade antalet satelliter. Den största begränsningen inom FSOC är de negativa effekter atmosfären har på den optiska signalen såsom turbulens, absorption och spridning. Stora forskningsinsatser pågår för att förstå dessa effekter i detalj och hur de påverkar FSOC, samt utveckla effektiva mitigeringstekniker. Karakterisering av lokala väderförhållanden är också kritiskt vid utvärdering av nya platser för optiska markstationer. Denna avhandling summerar aktuell forskning inom FSOC, atmosfärens egenskaper och effekt, och existerande mitigeringstekniker. Data uppmätt vid en karakteriseringsstation placerad vid platsen för en framtida optisk markstation (OGS) analyseras med traditionell statistik och maskininlärning för att undersöka om lokal data skulle kunna användas för att förutspå om en ny plats är lämplig för en OGS. Resultaten visar låg linjär korrelation mellan uppmätt väderdata och optisk turbulens. Försök att prediktera optisk turbulens med icke-linjära modeller som random forest regressors och k-nearest neighbors visar på ett starkt prediktivt samband med ett R² på 0.81 för båda modellerna. Detta indikerar att optisk turbulens kan modelleras och predikteras men att de underliggande sambanden är ickelinjära och komplexa.