为改善室内可见光通信中传统光源布局方式造成的接收光功率不均匀从而导致通信盲区的问题，本文提出了一种局部非均匀的对称型布局方式，并结合自适应机制及模拟退火算法对遗传算法中的选择、交叉和变异算子进行改进，在考虑墙面一次反射的情况下利用改进遗传算法对LED芯片位置、芯片上的灯珠数目及半功率角进行同步优化。仿真结果表明：在5 m×5 m×5 m的房间模型中，采用改进遗传算法对灯源布局进行优化后，接收光功率均匀度达到了97.7%，平均光功率为1029 μW，光照均匀度达到了0.84。此外，利用改进的遗传算法针对不同尺寸房间模型中的灯源布局进行了优化，结果表明，接收光功率均匀度均得到了提高。

光源布局是影响室内LED光通信照明和通信性能的关键因素之一。相比传统布局使用的大发散角朗伯型LED,小发散角LED具有反射面积小、中心光强度高等优点。以小发散角LED为光源,以最优光照度均匀性、最少LED数量为目标,对正方形和长方形房间的光源布局进行了优化设计,并分析了优化布局的系统性能。结果表明,两种房间中优化布局的照度均匀率均大于90%,接收光功率均大于-2 dBm。在正方形房间中将LED数量减少16个时,用本方法优化后的系统性能优于传统布局,平均光照度提高了7.7%,平均信噪比提高了0.89 dB,信噪比均方差降低了0.04 dB。

针对可见光通信系统存在的光照度和接收平面功率分配不均匀的问题，提出了基于多种群遗传算法的光源布局模型。以 15个 LED灯为例，构造和接收功率方差有关的适应度函数，采用多个种群协同进化的方式，对 LED灯的位置坐标信息进行寻优。经 Matlab R2016a仿真结果表明，优化后的功率分布直观上更均匀，功率方差达到 1.5744 dBm，照度范围为 889 lx ~1009 lx，照度均匀度亦达到 91.73%，均优于传统遗传算法优化的布局和多种群遗传算法优化的矩形布局，从而为系统优化 LED灯布局使得用户获得更好的通信体验提供了一种借鉴方案。

传统无线通信的方式在电磁敏感场景下难免会对信号造成干扰, 为了不影响通信系统的稳定性与可靠性, 结合可见光具有对电磁不敏感的特性, 搭建了以可见光作为信息载体在电磁敏感环境下实现兼顾照明的智慧系统。首先采用以0.5m×0.5m×0.3m的立体空间作为房间模型、对室内光源布局进行合理的布局优化方法, 使其达到国际化室内照明标准;其次设计了系统的上下行链路以及信号帧结构, 实现了稳定的信息传输; 最后搭建了系统的实物模型, 并对系统进行了调试。结果表明, 本系统可稳定地实现照明及室内环境参量的实时监控与数据传输, 误比特率低于10-6, 能够稳定通信10h以上。该研究为大场景的布设参量提供了参考。

在基于白光发光二极管(LED)的室内可见光通信系统中,考虑墙面的一次反射,研究了不同LED拓扑方式下的布局方案。通过调整拓扑分布提出了方阵+圆环布局模型,该模型可以降低系统的功耗,在满足室内照明的要求下,通过功率分配实现了照度和接收面信噪比的动态范围压缩。仿真分析了基于功率分配的方阵+圆环布局模型的照度分布、接收功率分布、信噪比分布及误码率性能,仿真结果表明:方阵+圆环布局所用光源数虽然比传统方阵布局减少了48个,但性能仍得到了改善。给出了室内可见光通信链路系统带宽、误码率、距离与信噪比的关系,可为用户搭建VLC链路提供参考。

在可见光通信系统中, 光源具有照明和通信的双重作用, 由于房间的大小以及室内环境各不相同, 难免会存在光照射不到或者光线比较微弱的地方, 这些地方很有可能成为通信的盲区, 这将会大大影响通信的质量, 为了解决阴影效应, 需合理对光源进行布局设计, 以4 m×4 m×3 m房间为模型, 采用四个LED列阵作为室内光源, 将单个的LED光源看做朗伯光源, 服从朗伯辐射模型, 通过公式计算结合软件仿真分析对比得出了采用9×9大小的LED列阵, 列阵距离屋顶边缘0.4 m, LED光源间的间距为0.03 m时, 在满足国际室内照明标准的前提下, 在距离屋顶2.25 m的4 m×4 m接收平面上光照度分布最均匀,其均匀度达到90.4%。该光源列阵布局模型可推广到任意尺寸房间, 为室内办公照明中光源的布局提供了一种可行的方案。

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。

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。

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。

在可见光通信系统中,光源具有照明和通信的双重作用.不同的光源布局必然会导致室内不同的光功率分布,因此必须对光源的布局进行合理的设计,使得室内接收光功率的分布趋向均匀.本文给出了室内光通信的传输模型,分析了布局设计与接收光功率分布的关系,并给出了房间内的四个通信光源的最优化布局设计.通过对光源布局与接收功率关系的仿真,验证了本文提出的最优化光源布局设计方法.