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与传统射频通信技术相比,可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术具有频谱资源丰富、电磁兼容性好、安全保密性高、兼顾通信和照明等优点,逐渐成为室内绿色高速无线通信领域的研究热点。正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)能够有效对抗多径干扰,保障VLC系统的稳定性。同时,为了推动绿色低碳发展,下一代无线通信技术还要考虑频谱资源利用率和能量效率以达到均衡发展。本文通过寻找最优功率分配方案,研究了基于OFDM VLC系统的谱效和能效最大化问题,具体工作内容如下:1、针对非对称限幅光学OFDM(Asymmetrically Clipped Optical-OFDM,ACO-OFDM)VLC系统,给出谱效表达式,建立了基于功率约束的谱效最大化问题模型。高斯输入分布时采用注水法求解出最优功率分配。输入为有界分布时,因可达速率没有闭式表达式,根据互信息和最小均方误差(Minimum Mean-squared Error,MMSE)之间的关系,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件找出最优的功率分配方案,并通过二分法进行解决。当输入为互信息下界时,使用内点法解决该低复杂度的次优功率分配方案。仿真结果表明高斯输入分布的功率多分配给信道增益好的子载波,有界输入分布的“水银-注水法”考虑噪声影响,功率分配更加公平。随着约束的增强,有界输入分布的谱效高于高斯输入分布。2、针对ACO-OFDM VLC系统能效最大化问题,结合功率约束和速率约束,给出了优化问题模型。在三种不同的输入情况下,利用Dinkelbach算法将拟凹问题转换为凸问题,之后用内点法迭代求解出最优解。数值仿真表明有界输入信号的功率分配要优于高斯输入分布,随着速率约束的增加,能效呈现先保持不变后下降的趋势。此外还分析了能效和谱效之间的关系,给出能效关于谱效的表达式,并且仿真验证了二者可以达到权衡关系,实现最优性能。3、针对直流偏置光学OFDM(Direct Current Biased Optical-OFDM,DCO-OFDM)VLC系统,分析了系统模型,结合功率约束、速率约束和截断约束,分别建模谱效和能效最大化问题。对于有界输入谱效最大化问题,构造Lagrange函数并通过“水银-注水法”进行求解;互信息下界情况下,该谱效最大化问题可用内点法求解。能效最大化问题都可用Dinkelbach算法转化为凸问题进行求解。数值仿真结果显示随着功率约束的增加,谱效和能效均先增加后保持不变;有界输入的性能好于互信息下界情况,DCO-OFDM的谱效要好于ACO-OFDM。本文共有图31幅,表7个,参考文献85篇。