针对可见光多载波通信系统传输速率低、帧间干扰大的问题, 采用改进的樽海鞘群算法对可见光多载波通信系统的调制器算法进行优化, 以提高可见光通信的数据传输速率。该文详细分析了可见光通信系统的多载波调制器, 全面考虑了相关调制系统的重要参数集, 并给出合理的质量评价函数。将布谷鸟搜索算子引入樽海鞘群算法以增强其全局搜索能力, 最终利用改进的樽海鞘群算法对可见光通信多载波调制器做优化。仿真实验结果表明, 运用樽海鞘群算法能够对可见光通信多载波调制系统的参数进行优化, 提高可见光通信的传输速率。

室内可见光通信系统是缓解无线频谱资源紧缺以及未来用户群接入需求日趋增长问题的有效解决方案之一, 文章针对室内可见光通信系统的链路切换算法进行研究分析, 提出了一种基于时隙计算的预测切换算法, 分析了链路切换算法对系统的重要性, 并利用到达时间差定位法和探测时隙提出了一种基于时隙计算的预测切换算法, 该算法可以提前预测终端需要切换到哪个微小区, 从而降低系统的切换开销。最后对该算法提升室内可见光通信系统切换性能的能力进行了仿真测试, 仿真结果表明, 该算法有较高的预测切换成功率, 可以高效地减少系统的切换开销。

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。

针对可见光通信(VLC)在室外传输受到强背景光干扰的问题,通过对室外强背景光环境下的可见光信道进行分析,并根据室外环境下主要干扰源为低频太阳光的特点,提出了一种基于硬件滤波的室外低频散粒噪声抑制方法。使用白光LED搭建了可达75 m的中远距离室外VLC系统,实现了室外强背景光干扰情况下的基于白光LED的低误码率点对点可靠通信。实验结果表明,该噪声抑制方法的系统误码率低于10 -5,数据传输速率可达8 Mbit/s。

为了改善可见光通信(VLC)系统的性能, 针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码码字间最小距离不够大而导致纠错性能下降的问题, 提出一种新颖的QC-LDPC码构造方法。该方法将最大公约数(GCD)算法和Lucas序列相结合构造QC-LDPC码的信息位; 同时, 为了降低编码复杂度, 校验位采用了准双对角线的形式, 在保证大围长的同时实现QC-LDPC码的快速编码。然后用所提出的构造方法构造了码率为0.5的GL-QC-LDPC(2650,1325)码, 并运用所搭建的VLC系统仿真模型进行了仿真性能分析。仿真结果表明, 在误码率为10-6时, 该GL-QC-LDPC(2650,1325)码与基于阵列码(AC)构造的AC-QC-LDPC(2652,1326)码、直接使用GCD算法与修饰技术构造的GM-QC-LDPC(2650,1325)码, 以及基于群可分设计(GDD)的GDD-QC-LDPC(2652,1326)码相比, 其净编码增益(NCG)分别提高了0.10, 0.14和0.25dB。

为了提高可见光通信(Visible Light Communication, VLC)系统的性能, 基于Hoey序列提出了一种围长为8的准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check, QC-LDPC)码的新颖构造方法。用该方法构造的QC-LDPC码不含4、6环, 且可灵活选择不同码率。然后用所提出的构造方法构造了码率为0.5的Hoey-QC-LDPC(1536,768)码, 并运用所搭建的VLC系统仿真模型对其进行了仿真性能分析。仿真结果表明, 在误码率(Bit Error Rate, BER)为10-6时, 该Hoey-QC-LDPC(1536,768)码与同码率的基于最大公约数(Greatest Common Divisor, GCD)算法构造的GCD-QC-LDPC(1540,770)码、采用滑动矩形窗口(Slide Rectangular Window, SRW)构造的SRW-QC-LDPC(1540,770)码以及基于卢卡斯数列(Lucas Sequences, LS)构造的LS-QC-LDPC(1536,768)码相比, 其净编码增益(Net Coding Gain, NCG)分别提高了0.50、0.56与1.09dB。

针对现有中继转发式室内可见光通信系统中信道估计算法存在的导频数量过大、估计效率和精度低的问题,提出基于张量模式噪声补偿的信道估计方法。首先,充分利用可见光通信系统发射数据的特点设计了一种适合在接收数据中进行噪声补偿的导频结构。然后,在PARATUCK2张量分解框架下,构造了这种导频模式的含噪通信系统模型。最后,结合张量分解方法,设计了一种以导频所得噪声补偿对实际噪声进行估计的方法,完成所有信道参数的计算。仿真实验结果表明,将基于张量模式噪声补偿的估计算法应用在中继转发式室内可见光通信系统中,可以在加快寻优迭代速度的同时提高估计精确度,充分验证该算法的有效性和可行性。

传统基于阵列的光源布局方式在室内难免存在光照度及系统误码率不均匀现象，为提高系统照度均匀性及通信可靠性，需合理对光源进行优化布局。本文以4 m×4 m×3 m的房间为模型，设计了单LED 阵列+灯带的环形光源布局模型。模型中间采用6×6 LED阵列，阵列内部灯珠之间的距离为0.3 m；四周采用环形灯带形式，灯珠个数为316 个，灯珠之间的距离为0.05 m。仿真结果表明，该模式下系统光照度均值为437.08 lx，光照度均匀性为93.9%，同时，系统误码率均值为2.8716×10^-7。因此，本文所设计的环形光源布局模型兼顾了室内光照度分布的均匀性和通信的可靠性，可同时满足室内照明和通信，为室内可见光通信光源布局提供了一种优化方法。

随着可见光通信系统研究的不断发展,解决可见光通信上行通信链路缺失的问题日益引起重视。建立双向可见光通信系统,意味着在系统两端的收发器件上需要同时实现光电转换与电光转换。提出了以发光二极管(LED)同时作为光信号收发元件的实时双向可见光通信系统方案,设计了时分复用方式的LED双向工作控制机制,实现了双向可见光通信。在不同的收发端仰角下进行了实时双向通信系统的实验,实测结果表明本系统方案仅以LED作为光收发元件、不需严格对准和中继放大即可实现2 m以上距离、8 Mb/s速率的实时双向可见光通信。

随着固态光源的发展,大功率LED已被广泛应用到照明中。将照明功能与通信功能结合的室内 可见光通信系统将有广泛的应用前景。为了满足室内照明和通信要求,通过使用大功率LED构成阵列,设计 发射端、接收端,接口模块,构建了基于强度调制及直接检测(IM/DD)方法的全双工可见光通信系统。 并对系统信道模型进行分析,对单向链路实际光强分布及其可靠通信范围进行实际测量。实验证明了该系统的 可行性和可靠性。