可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术作为一种新兴的无线通信技术,其提供的频谱资源是免费的,而且能够在照明的同时实现数据的传输,现已逐渐成为无线通信技术研究领域重要的一部分。在VLC系统中,我们在发送端采用发光二极管(Light-emitting Diode,LED)进行数据的发送,即将输入信息比特调制到LED发出的可见光载波上进行数据的传输,这样便可在人眼无法察觉的情况下实现信息的高速传输与通信。相比于传统的射频通信,VLC技术还具有高带宽、低功耗、低造价、高保密性等优势。空间调制(Spatial Modulation,SM)技术作为一种简单的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术,能够有效避免天线间同步(Inter-antenna Synchronization,IAS)和信道间干扰(Inter-channel Interference,ICI),且系统的信号检测复杂度较低。本论文主要从空间域、信号域和色度域出发,对VLC系统中的高效多维度空间调制方案进行了研究,有效地提高了系统的信息速率和通信性能。以下为本论文具体的研究工作:首先,本文结合了广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)技术与色移键控(Color Shift Keying,CSK)调制技术的优势,设计了一种基于CSK调制的VLC广义空间调制方案,很大程度上提高了系统的频谱利用率和通信性能。与SM方案相比,本方案在发送端同时激活多个三色LED(Triple-color LED,TLED)来发送数据信息,有效提高了系统的空间资源利用率。本文还详细描述了系统误码率(Bit Error Rate,BER)的分析过程,并基于欧氏距离推导出了系统误码率的理论性能表达式。此外,还分析了接收端光电检测器(Photoelectric Detector,PD)的不同仰视角对系统误码率性能的影响。最后,通过仿真数据证明了所提出方案的系统误码率性能比传统SM方案的误码率性能好。其次,在发送端采用四色LED(Quad-LED,QLED),从增加色度选择及降低信道相关性的角度出发,设计了一种基于色度的室内VLC多流空间调制方案。该方案将发送QLED的色度选择作为一种新型的比特映射方法,扩展了信号调制映射的维度,大大提高了 VLC系统的频谱效率和传输速率。本方案通过比较发送端所有可能激活的QLED组合的信道相关性大小,然后选出信道相关性较小的组合参与信息的发送,有效提高了系统传输的可靠性。最后,分析给出了系统误符号率(Symbol Error Rate,SER)的理论性能表达式,并通过理论仿真值证明了表达式推导的正确性。同时,仿真结果表明,相比于其他的基于SM的VLC方案,本方案能够获得最好的系统性能。最后,我们结合了 VLC技术与协作通信技术,提出了一种基于CSK-SM调制的协作VLC方案,此方案结合了色度调制与协作空间调制的优势,且中继端采用译码转发(Decode Forward,DF)协议,有效避免了物体阻挡、严重信道衰落及阴影效应的影响,从而提高了系统通信的可靠性、增大了系统的信息传输范围。通过仿真数据证明了与传统的协作VLC方案和不加协作的CSK调制方案相比较,本方案的系统性能要明显好于以上两种方案。