本文针对可见光通信系统中以用户为中心协作联合传输的预编码技术进行了深入研究。首先, 利用信息论工具, 在以用户为中心的协作策略中推导出和速率表达式。然后, 考虑发光二极管的光功率限制以及光信号非负性等约束条件, 得到最大和速率优化问题, 在此基础上, 将最大和速率最优波束形成设计问题转化为凸优化问题, 并利用CVX标准优化包对其进行有效求解。最后, 将所提出的以用户为中心的传输方法与传统的以网络为中心的传输方法及非协作传输方式进行比较。仿真结果显示, 采用迫零预编码(Zero Forcing, ZF)技术在系统总和速率方面有较大提高, 约提高2 nats/s/Hz。以用户为中心的协作方式相比较于非协作、以小区为中心传统协作方式, 系统性能更优。

针对激光器的相位噪声会严重影响相干光正交频分复用(COOFDM)系统的性能问题, 提出了一种将迫零算法与自消除算法相结合的新颖相位噪声补偿算法。该算法利用导频信息, 通过迫零算法将每个OFDM符号的相位噪声补偿到较小的范围内, 再通过自消除算法进一步补偿相位噪声。仿真结果表明, 与迫零算法相比, 该补偿算法不但能有效补偿相位噪声, 也能补偿部分加性高斯白噪声, 改善系统的误码性能, 降低系统对激光器线宽的要求。

随着可见光通信多输入多输出(VLC-MIMO)系统收发端阵元数目增多、阵元间距减小以及传输距离增大, 系统接收端信号间严重干扰、信道矩阵缺秩等问题逐渐凸显, 导致系统的复用率降低、信道相关性增大。针对这些问题, 提出以最小化最大干信比为优化目标; 通过建立VLC-MIMO信道模型, 分析收发端阵元法向量倾斜角度对信道相关性的影响; 通过优化发光二极管(LED)法向量倾斜角度来减小信道相关性, 并得到各个LED法向量的最佳倾斜角度。通过比较系统接收平面的光照度分布, 发现所提出的优化方案能有效减小信号间干扰, 与链路阻塞方式相比, 该方案的误码率降低了42 dB。

针对传统 MIMO(多输入多输出)系统容量受限的问题, 引入3D(三维) MIMO系统模型, 将多小区联合传输技术应用于3D MIMO系统以提高系统容量。结合香农理论推导出采用单小区传输和多小区联合传输时的信干噪比, 采用简单易实现的迫零预编码算法, 分析了基站天线下倾角、用户与基站之间的距离以及小区中的用户数对系统传输速率的影响。仿真结果表明, 适当调整基站天线下倾角可以提高系统传输速率, 验证了采用多小区联合传输比单小区传输在提高系统传输速率方面具有更优的性能。

为了降低系统光多输入多输出(MIMO)系统的复杂度，提高系统的性能，介绍了迫零(ZF)检测算法、最小均方误差(MMSE)检测算法、最大似然(ML)检测算法在垂直分层空时编码(V-BLAST)光MIMO空时系统中的应用。从理论上对算法性能和复杂度进行研究，然后在MATLAB建立仿真模型，对多模光纤的传输函数进行仿真，结果表明在多模光纤链路中，ZF算法性能较低；MMSE算法较ZF算法有所改进；ML算法通过比较接收符号和原发送的符号之间的相似度，从而获得原符号的最小差错概率，其性能最好。

多输入多输出虽能显著增加信道容量，但译码复杂度与精度一直是亟待解决的核心问题之一。将现有的贝尔实验室分层空时码检测迫零算法与球形译码算法充分结合，重点考察无线多输入多输出信道基本特征即信道条件数与信噪比，提出了一种自适应的贝尔实验室分层空时码解码算法，在保证误比特率性能的条件下，降低了系统的译码复杂度；为无线通信的长期演进研究奠定了良好基础。