近年来,基于利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术受到人们越来越多的关注。可见光通信技术使用高亮度的LED作为光源的同时实现室内照明和无线通信功能,与室内其他通信系统相比具有高通信效率,高带宽,高速率,数据传输安全且对人体无害的优势。由于可见光通信中LED的调制带宽非常有限,因此限制了可见光通信传输速率的进一步提升。采用RGB LED作为光源是解决LED调制带宽较窄的一种方法,其原理是RGB LED发出由三种颜色混合而成的白光,可以使用波分复用技术(wavelength-division multiplexing,WDM)提高系统的通信容量,具有广阔的研究前景。因此,本文针对多色可见光通信系统进行了研究与分析,对其硬件实现的复杂度和在不同水下环境的通信性能进行了设计与研究,本文的主要创新工作如下:●提出并实现了一种基于颜色控制的多色可见光通信接收端。为了解决可见光通信系统调制带宽较窄的问题,可以使用WDM技术来提升系统的通信容量。但是RGB LED作为系统的光源,成倍地提升系统通信性能的同时将大大提升系统的光路与接收端电路的复杂度设计。针对此问题,本文对多色可见光通信系统的接收端硬件电路进行了设计。在进行接收端电路设计时,首先对光电二极管(Photo-Diode)进行了选定,然后设计了跨阻放大电路与一阶放大电路完成光电信号的转换和信号的放大,最后为了提升系统的带宽设计了电容均衡电路。对设计的接收端进行了 PCB(Printed Circuit Board)制版,完成了实际的焊接与调试,实现了可见光通信系统接收端的功能,并与发送端组合搭建了多色可见光通信系统。为了降低系统光路复杂度,在接收端通过单片机控制颜色识别模块与滤光片构成可以识别入射光的颜色识别装置,并将其与可见光通信接收端电路结合,实现了基于颜色控制的多色可见光通信系统接收端。●提出了一种针对水下多色可见光通信的蒙特卡洛仿真模型并进行实验验证。水下可见光通信中,由于纯净水下信道中对蓝绿光的衰减和红光相比要小很多,因此常用的色光是蓝光和绿光,这样在使用RGB LED时就无法利用红光信道从而最大化地提升系统通信容量。但是在分析水下信道中颗粒物对光信号的吸收和散射特性时发现在一定的颗粒物浓度下,随着波长的增加,吸收特性造成的影响变化不大,而散射特性造成的影响明显降低。因此理论分析红光的通信能力在颗粒物浓度较高时可以达到和此时蓝光、绿光相同的水平。针对此问题,本文首先提出了蒙特卡洛方法对水下可见光信道进行分析,在仿真中根据红、绿、蓝三色光的波长分别进行了研究。针对不同色光在多种设定的水下浑浊度环境中的信道冲激响应进行仿真与分析,仿真结果显示红光在一定浑浊度的水下通信性能同样能满足通信要求,甚至优于同环境下蓝光与绿光的通信性能。最后在实验室使用水槽模拟水下通信环境,使用氢氧化镁粉末模拟水下悬浮颗粒物,通过进行多色水下可见光通信实验证明了仿真结果的正确性。