基于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)和工业相机的可见光多层成像通信系统,通过分集与复用传输模式的灵活配置,能够有效满足多属性数据分优先权传输的需求,更加适用于具有特殊信道特性的通信场景。近年来,诸多学者对可见光多层成像通信系统进行了积极的探索,但目前该技术的研究尚处于初级阶段,许多问题亟需解决。本文围绕多属性数据传输的问题开展了初步的研究工作,重点在可见光多层成像通信系统中的编码调制技术、检测译码算法和信号星座设计方面做了深入细致的研究,主要完成工作如下:1.针对两种属性数据分优先权传输的问题,研究了可见光双层成像通信系统,提出了一种新型层间迹正交码编码技术,设计了三类信号星座传输方案。由于双层成像通信系统中传统编码技术难以有效实现叠加信号的分离检测,为此将迹正交设计和叠加编码技术相结合提出一种层间迹正交码编码技术。该编码技术在编码复杂度和码元传输速率无损的条件下,有效提升了信号间的最小欧式距离,实现了线性复杂度的最大似然检测。针对多种应用场景,以理论误比特率闭式解为基础,提出了三类层间不同功率分配的信号星座设计方案。理论分析和仿真实验均表明,层间迹正交码编码技术能够有效改善双层成像通信系统的传输性能,且三类星座设计方案能够实现各自不同的误比特率性能。2.针对多属性数据分优先权传输的问题,构建了可见光多层成像通信系统信号模型,实现了低计算复杂度的检测译码算法。通过拓展现有双层成像通信系统模型,构建了适用于多属性数据分优先权传输的多层成像通信系统模型。基于该模型,研究了适用于多层成像通信系统的传统编码技术和层间迹正交码编码技术,实现了传统编码技术下低复杂度的最大似然检测算法和层间迹正交码编码技术下线性复杂度的最大似然检测算法。3.为提升可见光多层成像通信系统的性能并满足多种应用场景的通信需求,提出了一种空时迹正交码编码技术,设计了三类信号星座传输方案。通过结合多层成像通信系统中传统编码技术和层间迹正交码编码技术的优点,提出一种空时迹正交码编码技术。该编码技术利用“空域正交,时域联合”的架构设计思想,有效提升了数据传输速率,获得了编码增益,实现了线性复杂度的最大似然检测。为满足多种应用场景的通信需求,设计了三类信号星座传输方案。理论分析和仿真实验均表明,空时迹正交码编码技术能够有效提升多层成像通信系统的性能,且三类星座设计方案能够较好满足不同应用场景的通信需求。4.为改善干扰条件下可见光多层成像通信系统的性能,提出了一种联合信号设计方案和检测译码算法。通过分析成像通信系统接收端像素间干扰的成因和影响性,建立了存在像素间干扰的多层成像通信系统模型。基于此模型,结合数据分层传输系统的特点,提出了一种联合信号设计方案和检测译码算法,设计出适用于干扰条件下多层成像通信系统的最优预编码器。通过仿真验证了联合检测算法和预编码器设计方案的可行性与有效性。