为提高室内可见光通信系统传输性能, 提出一种基于广义空间调制技术(GSM)的无载波幅度相位(CAP)-数字脉冲间隔调制(DPIM)混合方案。该方案基于空-时域联合思想, 在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号, 在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式, 仿真验证了解析式的准确性, 探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 频谱效率相同时, GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。

为进一步提高动态目标室内可见光定位追踪系统性能, 提出了一种基于随机森林(RF)算法的室内可见光指纹定位方法。利用发光二极管(LED)的光强信号作为特征构建指纹数据库, 应用指纹库中的数据训练决策树, 引入RF算法进行初始定位, 再通过卡尔曼滤波对初始位置估计进行优化, 从而获得更准确的定位轨迹。仿真结果表明: 在5 m×5 m×3 m的室内场景下, 通过所提定位方法能获得大部分采样点误差分布在4 cm之内的定位效果; 此外, 通过与不同室内可见光定位算法的性能进行对比, 验证了所提算法的技术优势。

针对应用于可见光通信的正交振幅调制（QAM）和脉冲位置调制（PPM）的混合调制系统结构及性能优化问题，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的混合调制端到端通信系统设计方案。该方案利用设计的损失函数分多个阶段训练网络来分别实现QAM调制以及PPM调制，并将二者结合实现混合调制。解调方面，为了提升脉冲识别准确度并降低运算复杂度，提出了一种通过改变CNN卷积核大小对接收信号进行脉冲识别的方法。仿真结果表明，在加性高斯白噪声和瑞利衰落信道下，对于采用不同脉冲时隙数及调制阶数的混合调制方式，所提技术方案表现出良好的泛化能力，并且当误符号率为10^-3时，相较传统解调方式，其误码性能改善范围为0.4 dB~2.8 dB。

针对应用于可见光通信的多脉冲位置调制(MPPM)方式的性能优化问题, 提出了一种基于自编码器模型的MPPM传输设计方案。该方案分别利用全连接网络(DNN)和卷积神经网络(CNN)搭建自编码器模型, 编码器端通过采用多阶段训练策略和自定义损失函数调控, 实现了MPPM信源符号的生成; 解码器端通过全连接层或一维卷积层构建的网络完成信道和MPPM信号特征学习等功能。仿真结果表明: 基于自编码器的MPPM传输系统的误码性能可以达到且略优于传统最大似然序列检测性能。

为提高可见光通信链路传输性能, 提出一种无载波幅度相位(CAP)和幅度差分脉位调制(ADPPM)混合的调制系统。该系统通过将频谱高效的多维CAP调制与功率高效的ADPPM相结合, 利用ADPPM的时隙脉冲搭载CAP信号进行信息传输; 在高斯白噪声信道模型下, 推导了CAP-ADPPM混合调制系统的误帧率解析表达式并进行了仿真验证; 分析了混合调制系统的阶数、幅度取值等参数对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 当频谱效率相同时,CAP-ADPPM混合调制系统的可靠性优于传统单一调制系统, 并且可以提供多种参数选择方案, 为可见光通信提供了更为灵活的设计选择。

温度变化会对液晶材料的电学特性产生影响。为了深入探究低温下液晶材料的电学特性, 首先, 液晶盒厚度和取向层厚度分别由紫外可见分光光度计和表面轮廓仪测量得到; 然后, 利用精密热台以及基于热电制冷工作原理自制的制冷装置控制液晶盒的温度, 使用校准后的精密LCR表分别测得低温和常温下液晶盒电容-电压（C-U）特性曲线, 由液晶盒电容模型得到液晶层C-U特性曲线, 基于该曲线与双盒模型, 得到了温度对4种液晶介电各向异性、弹性常数的影响。实验结果表明: 随着温度的升高, 正性液晶材料的介电各向异性从10.0增大至21.0, 弹性常数k11从17.0 pN减小至7.0 pN, k33从31.0p N减小至16.0 pN; 负性液晶材料的介电各向异性从-8.5增大至-3.0, k11从21.0 pN减小至11.0 pN, k33从31.0 pN减小至13.0 pN。即随着温度的升高, 正性液晶材料的介电各向异性和弹性常数k11、k33均不断减小; 负性液晶材料的介电各向异性不断增大, k11、k33呈现减小趋势。该结论对探究低温下提升液晶显示性能的方法有着重要意义。

为进一步提高室内可见光定位系统性能，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的可见光指纹定位方法。该方法利用参考节点LED的光强信号作为特征，构建指纹数据库，将接收器坐标作为训练标签，引入一维CNN学习模型进行训练，建立基于光强信息的定位模型。CNN的应用，较好地解决了全连接前馈神经网络定位精度低、稳定性差的问题。在室内5 m×5 m×3 m的定位场景下，利用所提定位方法可以获得平均定位误差为4.44 cm的定位精度。通过仿真实验，对比分析了不同室内可见光定位方法的性能，验证了所提方法的技术优势。

针对可见光通信系统传输性能问题, 文章提出了一种无载波幅度相位(CAP)调制与数字脉冲间隔调制(DPIM)结合的混合调制方案。该方案分别利用两者频谱效率和功率效率较高的特点, 发送端在脉冲间隔调制的脉冲时隙加载直流偏置光CAP(DCO-CAP)信号, 实现混合调制信号的并行生成, 接收端通过门限检测和最大似然检测完成混合调制信号的串行解调。推导了室内可见光高斯信道下混合调制方案的误码率(BER)及误帧率(FER)解析表达式。此外, 从频谱效率和FER两方面对比分析了该混合调制方案与传统DPIM及DCO-CAP方案的性能优劣。数值仿真结果表明: 当频谱效率相同时, 混合调制方案较单一调制有更高的可靠性。