可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC),由于其具有高发射功率、无需授权、无电磁干扰、保密性好、水下传输损耗小等优点,被认为是面向下一代室内无线宽带接入、高速水下通信的重要技术。本论文主要围绕VLC系统在室内和水下通信应用场景中关键的均衡技术展开,重点讨论了存在非线性情况下,信道建模,以及低复杂度高性能非线性均衡算法的实现。论文首先介绍了室内VLC系统的发射机、信道和接收机的工作原理,包括发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的结构、发光机理、发光光谱与伏安特性和光电探测器工作原理。随后重点讨论了目前常见的非线性建模、非线性均衡技术以及非线性对于单载波/多载波调制的影响。最后,我们提出三种VLC非线性补偿技术并在室内和水下两种应用场景下验证了算法性能,其中包括:(1)在室内应用场景下,提出并且系统地验证了一种频域低复杂度高性能非线性均衡算法,FD-NC。(2)在室内应用场景下,提出并且系统地验证了一种时域基于匹配追踪(Match Pursuit,MP)、正交匹配追踪(Orthogonal MatchPursuit,OMP)的稀疏低复杂度高性能非线性均衡算法。(3)在水下应用场景下,系统地验证了基于Volterra级数模型的时域非线性补偿技术对系统性能的提升。