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作为一种新型的短距离无线通信方式,可见光通信(Visible Light Communication,VLC)以其潜在的超高速传输能力而有望在未来成为现有无线射频通信技术的有效补充。然而,鉴于当前的VLC多采用光强调制/直接检测(Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD)的方式,室内多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)可见光通信系统的信道相关性,较无线电信道要强得多,这使得传统的MIMO技术照搬过来无法获得应有的增益。为了解决这个问题,本文利用室内可见光视距传输链路(Line of Sight,LOS)的信道特性近似静态的特点,对处于任意信道条件下的系统发送端信号星座进行了最优的设计。具体的研究工作如下所述:1.鉴于所考虑的VLC-MIMO通信系统采用的是最大似然接收机,在高信噪比的环境下,系统的性能在很大程度上由接收端信号星座点间最小欧氏距离的大小所决定。因此,在发送端信号星座光总功率给定的情况下,本文以这个距离的最大化为优化目标,建立待优化数学模型。由于该模型属于典型的非凸二次约束二次规划问题,直接求解起来难度非常大。因此,本文提出了一种将蒙特卡洛随机搜索(Monte Carlo Radom Search,MCRS)算法与凸凹过程(Convex-Concave Procedure,CCP)相结合的求解方法。仿真结果表明,与其它三种MIMO技术相比(重复编码调制,空间调制和空分复用调制),不管在何种信道条件下,通过该方法所获得的信号星座方案,性能总是最优的。2.针对一个星座规模为2的实时室内2×2VLC-MIMO通信系统进行发送端信号星座的最优设计。此时,待优化的欧式距离只有一个。考虑到可见光信道矩阵中的各元素都是非负的实数,本文对其进行了特征值分解,从中得到了信道特征参数。结合这些参数对优化模型进行变量代换,可将原问题简化为不同区域内的最值问题。再经过简单的区域求极值的方法,可得该情况下的最优星座解析式。仿真结果表明,无论是在静态信道条件下,还是在动态环境中,该方案的性能,与传统的重复编码调制和空间位移键控调制相比,总是最优的。3.针对一个星座规模为4的实时室内2×2VLC-MIMO通信系统进行发送端信号星座的最优设计。由于待优化的欧氏距离有6种可能的情况,直接求解难度非常大。而采用MCRS-CCP的方式,效率又太低。因此,本文先利用MCRS-CCP的方法对多种典型信道环境下的最优星座结构特点进行了探索。再结合这些特点提出了一种适合不同信道、且只含有四种候选结构的自适应星座快速选择方案(Adaptive Algorithm on Rapid Constellation Selecting,ARCS)。仿真结果验证了本方案在静态信道条件下和动态环境中的有效性。