可见光通信是一种以白光LED作为光源,兼顾照明与数据传输的新兴光通信技术。白光LED灯源以其耗电低、寿命长等优点,正发展成为下一代绿色灯源,可见光通信技术也因此受到广泛关注和研究。相比于传统无线通信,可见光通信不产生电磁干扰,无需频谱授权,可以作为无线通信的补充。室内照明通常需要布置大量灯源,这就为应用可见光通信技术提供了场所。但是可见光传播的距离一般较短,容易受到自然光干扰,以及收发器件工艺水平的限制,这些都影响了系统的容量和频谱效率。可见光通信的大规模实用化,还有很多的技术难点等待突破。本论文在调研了可见光通信技术的发展背景与研究现状的基础上,主要针对室内可见光通信信道特性,可见光MIMO预编码方案,以及可见光MIMO的系统设计等内容展开了研究,主要体现在以下几方面。首先,研究了可见光通信系统信道特性,对可见光通信典型链路进行了建模,推导了信道直流增益的计算公式,仿真了光照度与光功率的分布图以及不同位置的信道冲击响应,根据仿真结果验证了可见光信道特征。其次,分析了接收器视场角FOV对接收光功率性能的影响,并提出了利用不同的FOV角度来解决多用户预编码方案中的信道缺秩问题,结合接收端位置的移动性,验证了当用户的多个接收器采用不同FOV区分时,可有效降低信道矩阵的相关性,可见光通信系统的误码率和信噪比性能均有较大幅度的改善。最后研究了可见光MIMO系统的工程设计,从实现角度设计了三种可见光MIMO系统,比较总结了各自系统的优缺点,分析了可见光接收端设计方案、调制编码技术与驱动电路设计,并提出了改进方案,研究了 IEEE 802.15.7标准协议中的MAC层帧格式和PHY层运行模式的设计。