基于频谱滤波理论和经典大气湍流 7 层模型, 通过地表层自适应光学 (GLAO) 系统的理论滤波器模型, 结合有限导星条件下的误差传递函数 (ETF), 探究了不同导星数量与不同导星排布情况下地表层自适应光学系统的性能。研究结果表明 6 颗导星呈中心 1 颗、其余 5 颗在视场边缘均匀环形分布时, 系统校正性能较优。该研究结果对正在研制的一米新真空太阳望远镜多层共轭自适应光学 (MCAO) 系统 (含有 GLAO 系统) 具有重要指导作用和参考价值。

正交频分复用(OFDM)技术可以提高可见光通信系统的通信速率, 抑制码间串扰, 但是也会产生较高的峰值平均功率比(PAPR), 导致非线性失真, 为了解决该问题, 研究学者们采用PAPR抑制技术来降低OFDM信号的高PAPR。总结了近年来可见光通信系统中的PAPR抑制技术的研究进展, 从原理上将它们分为3类: 基于信号限幅的PAPR抑制策略、基于概率选择的PAPR抑制策略和基于信号预编码的PAPR抑制策略。对这3类PAPR抑制策略的性能进行仿真分析对比, 总结出其优势和不足以及适用的场合, 并对下一步工作进行展望。

调制技术是提高可见光通信(VLC)系统通信性能的关键技术之一。高速LED可见光通信链路的脆弱性以及多径效应带来的码间串扰极大影响了VLC系统通信性能。为了解决这个问题,提出了光正交频分复用(O-OFDM)调制技术。总结了O-OFDM调制技术的研究进展,从调制策略上对近年来提出的调制技术进行了分类,分别对不同调制技术进行了机理分析以及对VLC通信性能的影响进行了分析,并对下一步工作进行了展望。

针对室内照明场景应用需求, 探究了驱动电流的变化对四种常用LED光源频率特性所产生的影响效果, 得出荧光粉LED的频率特性响应几乎不受驱动电流变化的影响的结论。结合硬件预均衡策略对1 W荧光粉LED的调制带宽拓展进行了理论分析和硬件电路设计, 测试结果表明: 在不对蓝光过滤的条件下, 荧光粉LED调制带宽由1 MHz提高到了32 MHz, 单盏荧光粉LED在非归零-开关键控(non-return-to-zero on-off-keying, NRZ-OOK)调制下可达到26 Mbit/s的传输速率, 误码率7.55×10-6, 传输距离达到3 m, 符合于室内照明通信对传输距离的要求。

偏置电流对LED内部温度、结电阻和载流子浓度产生的变化导致LED频率响应发生改变。分析了偏置电流对LED频率响应的影响机理以及对调制带宽的影响规律, 并通过测试平台进行了测试验证。结果表明: 红、绿、蓝LED工作在额定功率以下时, 偏置电流与调制带宽基本处于线性正比关系, 在接近和超过额定功率时, 调制带宽变化缓慢并最终趋于稳定。偏置电流对荧光粉LED的调制带宽几乎没有影响。此研究对可见光通信系统偏置电流的选取及均衡电路的设计提供参考。

针对特种车内狭小空间布局受限这一问题, 提出基于功率均衡策略的光源阵列优化结构, 构建由车内壁反射导致多路径传播而引起的码间串扰的模型, 研究多径传输延迟对光通信系统信噪比的影响, 分析均方根时延扩展与最大传输速率间的相关特性, 仿真计算系统的误码率性能。仿真结果表明: 在2 m×2 m×1.5 m车内空间, 优化结构下的光功率范围为-0.73~0.56 dBm, 均匀光照率达到80.5%。考虑多径反射引起码间串扰时系统信噪比均值为 20.92 dB, 误码率的最大值为1.47×10-6, 在运用OOK调制技术下该系统最大数据传输速率的范围107.8~373.3 Mbps。可同时满足车内照度与数据通信需求。

基于发光二极管(LED)的可见光通信(VLC)技术能够实现照明和数据通信的双重功能, 成为近年来无线通信的研究热点之一。目前商用LED较小的调制带宽在很大程度上制约了高速VLC系统的快速发展。为了解决这一问题, 提出了通过硬件预均衡技术拓宽VLC系统的-3 dB调制带宽的方法, 有效提高VLC系统传输速率；分析总结了近年来国内外应用于高速VLC系统中硬件预均衡技术的发展脉络和应用现状, 并对比分析了不同预均衡方案的均衡控制策略、均衡电路结构以及均衡效果; 对均衡技术的发展趋势提出建议, 为今后高速VLC技术的研究提供参考。

针对特种车内空间狭小、光源布局受限这一问题, 对光照度及接收光功率进行了理论分析, 对光源阵列位置下光照度及光功率的直射和一次反射的分布模型进行了分析与仿真。在光照度需求的约束条件下, 根据光功率分布均匀原则提出了特种车辆内部由5个阵列光源形成中心补偿形布局的优化方案。仿真结果表明, 在2 m×2 m×1.5 m的狭小空间内, 运用该光源布局方案可得到平均接收光功率值为-0.5 dBm时的光照度范围为333.74~466.44 lx, 均匀光照率为79.5%, 可同时满足车内照度与数据通信需求。

数字脉冲间隔调制(DPIM)对缓存性能要求较高，相对于定长型调制方式存在一定的劣势。为此，提出了一种新型定长双宽数字脉冲间隔调制(FDD-DPIM)，给出其符号结构，通过仿真和实验对比分析了二进制开关键控(OOK)、DPIM、定长数字脉冲间隔调制(FDPIM)、定长数字振幅脉冲间隔调制(FDAPIM)以及双幅度定长数字脉冲间隔调制(DAFDPIM)的带宽需求、平均发射功率及差错性能。结果表明：提出的FDD-DPIM具有更高的带宽利用率和平均发射功率，同时差错性能优于DAFDPIM，在可见光通信系统中具有一定的应用前景。

白光发光二极管(LED)具有节能、可靠、寿命长、价格低以及高速调制等特性,可同时实现照明和可见光通信(VLC)双重功能.可见光通信具有安全节能、免电磁干扰、通信速率高以及精确定位等很多优势,应用前景广阔,是光通信领域的研究热点.故从定位导航、智能交通系统、高速传输、飞机和水下等场合对可见光通信应用前景及研究成果进行了综述,对可见光通信发展遇到的挑战及发展趋势进行了分析讨论.