本发明公开一种基于垂直分层空时编码的自由空间MIMO光通信系统，包括发射端子系统和接收端子系统，发射端子系统包括依次相连接的信息源、分接器、分层空时编码器、调制及驱动电路阵列、激光器阵列和光学发射天线阵列，接收端子系统包括信道估计以及依次相连接的光学接收天线阵列、探测器阵列、线性判决反馈均衡器、分层空时编码译码器、复接器和信宿，光学发射天线阵列由相互独立的、并行的多副光学发射天线组成，光学接收天线阵列由相互独立的多副光学接收天线组成，光学接收天线的数量大于或等于发射天线的数量。本发明系统提高了通信码速率和系统的信息流量，通信不受大气随机信道的影响。
