随着移动互联网、移动流媒体等新型业务的不断普及,人们对高速无线通信的需求越来越大。然而,传统的无线射频频谱逐渐被各种无线通信技术占用殆尽,低于10GHz的电磁频谱资源已经接近枯竭。因此,各种新兴的通信技术应运而生,如毫米波、太赫兹波和可见光波技术等。其中最具代表性的就是基于发光二极管(LED)的可见光通信技术。可见光通信技术融合了室内照明和通信技术,成为近几年来研究的热点。然而,可见光通信系统的传输速率受LED的物理带宽的限制。为了提高系统的传输速率,可以利用多维度的资源来实现更高效调制。目前的研究主要集中在对LED的空间资源和频域资源的利用。对于空间资源的利用,可以使用多入多出(MIMO)技术来提升LED的传输速率。然而,阵列LED的空间子信道相关性很强,使得MIMO技术无法发挥出优势。对频域资源的利用,一般通过OFDM技术来对频带进行子信道的划分,从而达到频分复用。然而,LED的非线性效应限制了OFDM的传输速率。因此,如何根据LED的自身特点,来充分利用LED的空间和频域资源,就是当前可见光调制技术所面临的主要问题和挑战。因此,本论文以LED的调制技术为研究对象,对LED阵列调制的空问特性和LED调制的非线性效应进行深入研究。本文主要取得了以下几个方面的创新：一,提出了空间脉冲幅值叠加调制(SPAM),实现了对阵列LED的空间资源的利用,提高了系统的传输速率。对于室内应用场景来说,LED灯主要的作用是作为照明设备。目前一般的商用LED单芯片的功率一般为0.1-1w。所以在实际的照明系统中,采用LED阵列结构才能满足室内的照明要求。因此,如何将这种LED本身空间特性充分利用起来,来达到提升传输速率的目的,就是本文所研究的亮点。当多路光信号以视线传输(LOS)并行发送时,多路信号会在自由空间叠加。根据上述原理,本文根据LED阵列的几何特性、阵列数目,研究了新型的基于空间调制的技术来提高传输速率。在本文中给出了空间线性叠加的理论分析及仿真结果,最后,实验结果证明在相同条件下,SPAM调制的传输速率比开关键控(OOK)提升了约50%,同时,SPAM具有较低的实现成本和复杂度。二,提出了极性分离光OFDM (PSO-OFDM)调制技术,利用LED的空间特性改善了OFDM调制的动态范围,提高了系统的传输速率。目前,在可见光通信中最具代表性的OFDM技术就是直流偏置光OFDM (DCO-OFDM)和非对称切除光OFDM (ACO-OFDM)调制技术。DCO-OFDM具有较高的频谱效率,但是需要具有较大的LED线性动态范围,所以要承受较大LED非线性影响。ACO-OFDM承受较低的非线性,但是频谱利用率较低。本文所提出的PSO-OFDM调制技术综合了两者的优点,它具有与DCO-OFDM相同的频谱效率,同时与ACO-OFDM一样承受较低的非线性效应。最后,本文搭建了实验系统来对三种调制技术进行了验证,实验结果表明DCO-OFDM, ACO-OFDM和PSO-OFDM最大的传输速率分别为0.85Gb/s,0.84Gb/s和1.1Gb/s。三,提出了混合时-频域非线性均衡技术来消除OFDM调制系统中的非线性影响,提升了OFDM的调制系数。在可见光通信系统中,发射端LED往往是具有非常大的非线性。当把OFDM信号加载在LED上时,如果OFDM信号超出LED的线性范围,那么非线性效应会使得OFDM的子载波产生串扰,使得信号频谱的带宽内部和带宽外部都引入噪声,从而使得系统性能恶化。实验证明,低频的子载波承受较高的非线性,所以通过预均衡技术来抑制低频功率并增强高频功率,就可以在一定程度上缓解非线性的影响。最后,本文使用混合时-频域的非线性均衡技术来彻底消除非线性。OFDM系统中的线性失真可用预均衡来补偿,其中非线性失真部分由一个非线性时域均衡器来补偿,实验结果表明,通过混合时-频非线性补偿后,带内和带外的非线性噪声都被消除掉,系统的最大传输速率从0.9Gb/s提升到1.4Gb/s。