半导体发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是二十一世纪最具发展前途的一种新型绿色固体光源。与传统照明光源相比,LED光源不仅功耗低、尺寸小、使用寿命长、绿色环保,更具有响应时间短、调制性能好等优点。基于LED照明系统的可见光通信(Visible Light Communication, VLC)技术是以可见光为载波的一种新型无线光通信技术,它不需要使用光纤等有线信道作为传输介质,而是在空气中直接传输调制的可见光信号,因此兼具照明和通信双重功能。只要将传统白炽灯换成LED灯,便可让照明灯转变成无线网络发射器。在如今大力倡导绿色低碳经济的大背景下,VLC技术及其应用正受到人们越来越多的关注。论文首先介绍了VLC技术研究与应用的国内外进展情况,对相关的VLC关键技术进行了分析研究,讨论了可见光发射机上LED的光电性质,分析了亮态电容不可测量的特性。接着,利用Matlab建立了LED空间光强分布模型,为VLC系统中LED的空间布局提供了理论依据,并通过信道模型的推导证明了VLC是一种可行的无线通信系统。在此基础上,对VLC系统中可见光发射机和接收机进行了重点研究和设计,设计了光发射机中LED驱动电路和幅值均衡器,研究了光接收机上光电探测器、跨阻放大器的性能,推导了VLC的传递函数,设计了OOK调制方式下的电平阈值判决器。然后,搭建了VLC链路分析测试平台,使用LabVIEW编程对函数发生器、示波器进行实时控制和采样。测试结果表明,VLC系统的带宽基本不受大功率LED空间光强不均匀分布特性的影响。论文采用光强调制和直接检测方法,实现了约为7 MHz的系统带宽,成功建立了VLC的收发通路。最后,为了探索VLC技术的应用,提出了一种基于VLC的新型无线导览系统,并使用FPGA设计了采用OOK调制和Manchester编解码的误码率测试平台,完成了无线导览系统的功能测试等实验。设计的终端电平判决器及光发射机光学透镜,可将基于小功率(300mW)LED的可见光识别(VLID)有效传输距离拓展至3米。此外,论文还尝试性地提出了一种结合VDSL和VLC的新型宽带入户解决方案,初步获得的通信速率达41 Mbps,为新一代的无线宽带接入提供了一种新的思路。