白光发光二极管(LED)的窄调制带宽限制了可见光通信(VLC)的系统容量。非正交多址接入(NOMA)技术通过功率复用可提高系统通信容量。结合直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)和NOMA技术, 设计了NOMA-DCO-OFDM系统。基于递归法给出了单个LED时VLC多径信道建模方法。在考虑限幅噪声影响时, 推导了用户的信干噪比。采用分数阶功率分配、增益比功率分配和静态功率分配方法, 研究系统平均和速率随LED半功率角、光电检测器的视场角(FOV)和功率分配因子的变化规律。仿真结果表明, 系统平均和速率随着半功率角、FOV和功率分配因子的变化而变化, 可以通过优化半功率角、FOV和功率分配因子达到系统平均和速率最大化。

给出了一种涉及多光源的多输入多输出(MIMO)可见光无线通信(VLC)系统。通过编程模拟出n 个发射光源，分别发射n 路不同的码流。无线信号接收端用摄像头来采集无线信号，对采集到的信号使用图像处理技术来识别各个传输通道的信息，并进一步恢复出n 路码流。实验结果表明，实验中出现的少量误码均可被正确纠正，发送端发送的信号码流在接收端均可被正确地恢复出来。提出的系统通过更改信号接收机制，规避了基于光电二极管接收信号的现有系统中所存在的光源布局与同步难题及多径干扰问题。提出的多通道信号传输与接收方式，提高了光源利用率，因其可操作性而具有实用价值。

室内光无线信道可以看作准静态、具有低通特性的多径信道, 并且可见光通信通常是功率受限系统。为了充分利用信道频谱资源及节约能量, 提出将Chow、Hughes-Hartogs、Fischer自适应比特-功率加载算法应用于非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统, 介绍了自适应比特功率加载过程, 并比较了自适应ACO-OFDM和自适应直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)的性能。结果表明, 在保证误码率性能时, 相比等比特加载方法, 自适应算法能节约15%的光功率和30%的电功率, 其中Fischer算法最节约功率, 而Hughes-Hartogs算法需要的功率最多。在信息速率相同时, 自适应ACO-OFDM比DCD-OFDM更节约功率。

针对室内可见光通信链路性能提高问题,提出了一种适用于室内可见光通信的高效混合调制方案。该混合调制方案通过将频谱高效的多维无载波幅度相位(CAP)调制与功率高效的多脉冲位置调制(MPPM)相结合,利用MPPM的不同脉冲时隙信息控制CAP信号的传输。基于Lambertian光照模型,推导了高斯信道下N维DCO(DC offset)-CAP-MPPM方案的误码率(SER)解析表达式,仿真验证了其准确性。此外,对比分析了该混合调制方案与传统MPPM及多维DCO-CAP方案的性能优劣。通过数值仿真,分析了脉冲占比、调制阶数以及CAP维度等参数对混合调制方案误码性能的影响,仿真结果表明,混合多维DCO-CAP-MPPM方案在可以提供灵活的多址接入功能基础上,通过选择合适参数,可以得到优于传统MPPM或CAP调制的误码性能。

传统基于照明的光源布局方式在室内难免会存在光照度不均匀现象，造成通信盲区效应，从而影响通信系统的可靠性。为了解决此问题，以4 m×4 m×3 m房间为模型，在常用的室内光源布局模式下，采用光照度补偿技术，对其进行合理的布局优化，得出了一种由5个发光二极管阵列组成的光源布局方式，这种布局方式可同时降低系统功耗并提高光照度均匀性。为了兼顾可见光通信(VLC)系统的可靠性，采用室内接收平面的光照度标准差与通信中接收平面的平均误码率(BER)构建系统优化模型函数f(L，i)，当f(L，i)达到最小值时可同时满足接收平面的照度要求和通信BER要求。仿真结果表明，当L=0.35 m、i=0.025 m时，f(L,i)取最小值，此时接收平面光照度的最小值为301.26 lx，最大值为389.90 lx，均匀度为93.24%，系统照度标准差为20.1，功耗为140.5 W，BER为6.39×10-7。所提系统可同时兼顾室内接收平面光照度分布的均匀性和通信的可靠性，为室内VLC光源布局提供了一种优化方法。

由于码间干扰的影响，导致可见光通信系统的误码率提升。为此，提出了一种基于人工神经元网络(ANN)的 接收系统，采用角度分集接收技术采集信号，并通过神经元网络对所获得的多组数据进行合并优化构成总的输出 信号。该接收系统可以有效地降低码间干扰对系统的影响，提高接收信号的信噪比(SNR)，降低系统的误码率 (BER)。采用Matlab 软件模拟仿真信号传输实验以验证该系统的性能及优越性。仿真结果表明，在信源与环境的 信噪比相同情况下，基于神经元网络均衡处理的分集接收系统误码率比传统的使用单输入单输出(SISO)技术的系 统误码率更低，并且可以减弱码间干扰所带来的影响。优化了可见光通信(VLC)系统的信道性能，具有广阔的应用 前景。

在室内可见光通信系统(VLC)中,为解决传统光源布局方式中因照度分布不均匀而存在通信盲区的问题,提出考虑墙面反射的光源LED优化方案。以照度均方差作为评价标准分析LED布局,通过积分推导出接收面照度和功率的表达式,构建了矩形布局优化模型函数F(l,x,y)和圆形布局优化模型函数F(r,x,y),并根据优化函数研究了照度均方差与房间尺寸、最佳布局与视场角的关系。仿真结果表明：LED矩形布局光源的位置存在最优点l=1.6 m,视场角为ψFOV=80°,照度均匀性由传统布局的80.5%提升到84.3%；圆形布局光源的位置存在最优半径r=2 m,视场角为ψFOV=80°,当LED位于最优点半径时,圆形布局的照度均匀性随着光源LED数量的增加由85.2%增加到89.2%。

针对目前室内定位精度低及部署成本高的问题,提出了一种基于智能手机的可见光通信与改进的行人航迹推算(VLC/IPDR)粒子滤波融合室内定位方法。该方法首先对智能手机CMOS摄像头拍摄的发光二极管(LED)光源图像信息进行解码,确定待定位点所属的LED区域。然后根据光照度模型及手机陀螺仪获得的方向角推算具体位置信息。最后将VLC获取的位置坐标作为观测值,将IPDR作为粒子滤波的状态转移方程,用粒子滤波将二者融合后进行联合定位。实验结果表明,在3 m×3 m×3 m的小空间、单光源条件下,该方法的平均定位误差小于6 cm,在120 m与45 m垂直相交路径上的多运动模式定位测试中,平均定位误差小于0.2 m。

LED替代白炽灯和日光灯用于照明已经成为明显的趋势。LED可以同时用于照明与通信的特点，使得可见光通信(VLC)成为了近年来研究的热点。随着计算机和智能设备的迅速普及，接入网的速率和覆盖面需要进一步提高，VLC技术有望成为突破瓶颈的高速数据传输技术。VLC技术发展的主要挑战在于白光LED有限的调制带宽，研究者们已经提出了多种技术，如均衡技术、蓝光过滤、高阶调制格式、离散多音调调制、波分复用技术和多输入多输出(MIMO)技术等，以扩展调制带宽、提高传输速率。对这些技术的原理和性能进行了分析与讨论，以期为未来的研究提供一些参考。

针对LED通信系统中信道估计性能低的问题，提出了将正交频分复用（OFDM）系统与多输入多输出（MIMO）技术相结合的可见光通信系统及其基于信噪比的自适应信道估计算法。通过对最小二乘法(LS)、最小均方误差(MMSE)、离散傅里叶变换改进最小二乘法(LS-DFT)、离散傅里叶变换改进最小均方误差(MMSE-DFT)以及分布式压缩感知同步正交匹配追踪（DCS-SOMP）5种信道估计方法的研究，确定了信噪比的临界阈值。当信噪比低于临界阈值时，采用MMSE-DFT算法进行信道估计；当信噪比高于临界阈值时，选用DCS-SOMP算法进行数据重构并恢复信道脉冲响应矩阵。仿真结果表明，当信噪比为1 dB~40 dB时, 所提算法的均方误差得到有效降低（2.95 dB~15 dB），且LED通信系统的通信质量得到提高。