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可见光通信(VLC)技术作为一种新兴的通信手段,对实现“绿色通信融合发展”的通信目标有着不可替代的作用。VLC系统在室内传播时会经历丰富的多径效应,由此产生的码间干扰将会极大影响到系统性能。而且,还存在发光二极管(LED)芯片可调制带宽不足的问题。因此,正交频分复用(OFDM)的引入,不仅可以很好地解决多径效应的干扰,而且能提升频谱效率,保证通信质量。此外,OFDM还能提高可见光室内定位系统精度,减少定位均方根(RMS)误差范围。同时,人体阴影干扰一直是VLC系统重要的难点问题。采用多输入多输出(MIMO)方式的VLC系统具有大容量和高光照覆盖度的优点,可以有效解决阴影干扰问题并增强系统鲁棒性。因此基于MIMO-OFDM的VLC系统是实现大容量、高谱效、高抗扰的VLC关键技术及研究热点。本论文依托国家自然科学基金项目,围绕基于MIMO-OFDM的VLC系统的上述技术难点展开应用基础研究,主要创新点如下：(1)针对现有理论模型考虑可见光宽波段特性的问题,提出了一种基于多波段追踪法(MRT)的室内VLC信道模型,并对模型的准确性进行了测试验证。在此基础上利用该模型对LED芯片380nm到780nm的宽光谱信道特性进行了仿真研究。(2)针对现有理论模型较少考虑人体阴影对VLC信道影响的问题,提出了一种基于人体阴影追踪法(SRT)的室内VLC信道分析模型,并结合实验系统测试验证了模型的有效性。利用该模型,分析了视距(LOS)和非视距(NLOS)场景下人体阴影对室内VLC信道的干扰程度,并对人体阴影干扰下的可见光MIMO系统信道容量进行了仿真研究。(3)为了更高精度地实现室内VLC信道估计,提出了一种改进的可见光OFDM系统信道估计算法,即离散傅里叶变换-最小均方算法(DFT-LS),采用DFT后处理的方式,去除提取信道状态信息时信道最大时延外噪声的影响,提高信道估计的精度。仿真结果表明,当OFDM符号中导频间隔Nps=8, BER=10-2时,该算法比普通LS算法提高约1.5dB的信噪比(SNR)。(4)针对人体阴影对室内VLC的干扰问题,提出了一种最优LED选择联合功率分配(OLPA)算法。仿真结果表明,对于3×4的MIMO信道,采用OLPA算法后能提升信道容量约3bps/Hz。同时,在四象限正交幅度调制(4-QAM)调制格式下,采用OLPA算法比单独采用LED选择算法节省大约3dB的发送功率。(5)针对室内定位困难的问题,提出了一种基于ACO-OFDM导频信号的可见光定位方案。仿真对比了三种VLC定位方法的误差,分别是高速OFDM调制、高速开关键控(OOK)调制以及低速OOK调制。结果表明,基于ACO-OFDM导频信号的方案具备更好的定位性能。