可见光通信(Visible Light Communication,VLC)是一种快速发展的新兴技术。作为对传统无线通信的补充,可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、无电磁辐射、安全性高、节能环保的特点,能够在提供照明的同时实现数据传输。采用多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术的室内VLC系统,可以提高通信覆盖范围;获取更高的传输速率;解决发射机和接收机的对准问题;克服因人员走动及阴影造成的通信中断。本文将重点研究室内可见光通信中的MIMO技术,主要包括系统建模、分集接收和空时编码。首先,针对室内可见光通信MIMO系统进行了信道建模研究,介绍了三种可见光通信建模方法,包括直射链路模型、反射链路模型和独立反射元交互表征(Independent Reflecting Element Interaction Characterization,IREIC)模型。在IREIC模型中,将反射链路划分为光源与反射面、反射面与反射面、反射面与探测器三个部分,通过简单的矩阵相乘操作取代反射链路模型中繁琐的递归操作,有效降低反射情况下的室内各项性能指标(室内照明分布、接收功率分布、信道冲激响应和信噪比分布)的运算复杂度。然后,研究了室内可见光通信MIMO系统分集接收技术,主要包括了分集技术、合并技术和系统信道容量三部分。研究了三种主要的合并技术,其中最大比合并通过可变增益放大器为各路信号实时分配增益系数,最大化接收信噪比,性能优于最优选择合并和等增益合并。分集数为7时,最大比合并的接收信噪比较最优选择合并多了约4.5dB,也较等增益合并多了 1dB。研究了信道状态已知和信道状态未知两种情况下的系统信道容量,在信道状态已知情况下应用“注水原理”,根据信道条件的优劣来分配发送功率,能够有效提高系统信道容量。收发端数量均为4,信噪比为30dB时,系统容量提升了 44.1%。最后,研究了室内可见光通信MIMO系统空时编码技术,包括空时分组码技术和分层空时码技术。针对可见光通信强度调制/直接检测准则对空时分组码进行正实信号修正,通过应用修正空时分组码,室内VLC-MIMO系统获得了最佳的分集增益,降低了系统的检测复杂度。在8个发送端1个接收端,信噪比仅20dB的情况下,系统的误码率低于10-6,较SISO下降了 5个数量级。研究了 MIMO系统中常用的分层空时码的编码技术和译码技术,为折衷译码的系统性能与译码的复杂度,提出了ML和ZF-OSIC相结合,ML和MMSE-OSIC相结合的译码算法。对不同译码方案仿真,结果显示提出的方案能够有效减少系统误码率,性能接近最大似然算法。在信噪比为25dB时,较迫零算法和最小均方误差算法降低了 2个数量级。