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现有的无线频谱资源已变得稀缺,可见光通信通过采用400-800 THz的频段进行数据传输有效得解决了此问题。在可见光通信系统中,为了使光能够快速闪烁方便信号传输,通常使用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)和光电二极管作为信号发射端和接收端。为了满足可见光通信系统高传输速率和实正信号的要求,直流偏置光正交频分复用(Direct Current Biased Optical-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,DCO-OFDM)广泛应用,其可以有效得对抗LED灯引起的码间干扰。DCO-OFDM系统对时序错误很敏感,需要相应的帧检测同步算法来实现接收信号的准确解调。然而,LED灯的限制带宽对一些经典的基于相关的时域帧检测方法影响巨大,使这些方法不能有效地工作于受LED影响的DCO-OFDM可见光通信系统。一方面,可见光通信系统是强度调制/直接检测,所以不存在载波频率偏移。另一方面,频域信号在正确帧检测时不存在码间干扰。因此,本文首次提出了在频域进行帧检测,并且提出能够解决LED灯限制带宽影响的单个载波帧检测方法和多个载波帧检测方法。单个载波帧检测是利用多个DCO-OFDM块同一载波接收频域信号差异在正确帧起始点的跳变,多个载波帧检测则主要利用多个DCO-OFDM块的不同载波接收频域信号相位差异。仿真结果显示这两种方法不止在误检测概率性能上比传统的时域方法更好,而且在复杂度和频谱效率上都有一定的优势。信道估计也是一个保证信号准确解调的重要步骤。可见光信道不同于射频中的无线信道,其缺少随机性,只与光的发射角,入射角等参数相关。因此,本文把对可见光信道的估计转化为对某些参数的估计,并且提出了基于线性拟合的和基于最小虚部的信道估计方法。基于线性拟合的方法利用了信道频域响应的模近似线性的特性估计LED限制带宽,进而求取直射信道增益。基于最小虚部的方法利用了直射信道增益为实数的特点,求取实际信道和遍历限制带宽生成信道乘积的虚部,通过找到虚部达到最小值的位置进而估计LED限制带宽。在此基础上,可以估计直射信道增益。仿真结果显示这两种方法不止在均方差性能上优于最小二乘法等传统方法,而且比一些改进的的信道估计算法有更低的复杂度。此外,本文提出的帧检测方法和信道估计方法可以用相同的一组导频符号实现,极大程度得减少了系统开销,相比传统的方法有更好的误码率性能。