前言

随着各种行业和移动通信技术的融合，特别是移动互联网和物联网的发展，为无线通信的发展迎来了新的机遇和挑战。下一代无线通信系统需要更大的通信容量以支持各种宽带无线业务，比如高清电视（4～20Mb/s）、移动视频电话、视频会议、高速网络接入和各种网络应用（达到100Mb/s）等。传统的接入网技术主要包括铜线接入、同轴电缆接入、宽带射频接入（RF）和光纤接入等，其中铜线/同轴电缆接入和基于RF的接入技术都受到频谱拥挤、数据速率较低和频谱许可昂贵等问题的制约，而光纤接入到户又有“最后一千米”的困境。

可见光通信（VLC）利用可见光波段（波长380～780nm）的光作为信息载体，通过给普通照明用的发光二极管（LED）加装调制电路，LED就能发出肉眼感觉不到的高速明暗闪烁的光信号，在提供照明的同时传输信息。可见光通信能够有效解决“最后一千米”问题，无需无线电频谱许可，可提供近乎无限（超过400THz）的通信带宽，具有能满足未来高速数据传输需求的潜力，被认为是具有良好发展前景的与RF通信互补的技术。LED具有节能、环保、体积小和寿命长等特点，广泛应用于各种显示、装饰、普通照明和城市夜景等领域，逐渐取代白炽灯、日光灯成为下一代主要照明技术已是大势所趋。VLC必将随着LED的发展而高速发展，无论从国家战略层面，还是从节能减排或者抢占市场考虑，可见光通信作为一种照明和光通信结合的新型通信方式，将推动下一代照明和接入网的发展，已成为国际竞争的焦点和制高点。

目前，VLC正在从实验室研究走向现实应用，未来在各领域的应用前景将不可估量。但是作为一种新兴的无线通信技术，VLC还面临多种技术挑战，包括缺少公认的信道模型、光多径传输引起的符号间干扰（ISI）、LED的调制带宽窄以及非线性特性、严重的背景光，以及上行链路的设计等问题。针对VLC发展面临的技术挑战，本书以室内可见光通信信道模型和光正交频分复用系统（O-OFDM）为基础，介绍OFDM自适应技术、MC-CDMA系统、MIMO-OFDM系统和非正交多址接入技术。

全书共分为7章，第1章介绍了可见光通信系统原理、技术优势以及面临的挑战。第2章介绍室内可见光通信多径信道模型，包括可见光通信链路配置、常用的信道冲激响应计算方法、离散多径信道模型。第3章介绍光OFDM系统原理，首先介绍单载波和多载波系统，然后介绍 OFDM系统，最后重点介绍了几种常用光OFDM系统原理，包括DCO-OFDM，ACO-OFDM、Flip-OFDM、U-OFDM。第4章介绍光OFDM自适应技术，首先介绍了自适应的基本原理，然后将Chow、Hughes-Hartogs和Fischer三种自适应比特功率加载算法应用于ACO-OFDM和DCO-OFDM系统。第5章介绍可见光通信MC-CDMA系统，首先介绍了CDMA和MC-CDMA系统原理和检测技术，然后详细介绍光 ACO-MC-CDAM和光DCO-MC-CDMA系统，包括理论分析系统的信噪比（SNR）表达式和蒙特卡洛仿真模型。第6章介绍了 MIMO-DCO-OFDM和MIMO-ACO-OFDM系统原理，包括理论分析系统的SNR表达式和仿真。第7章介绍NOMA-DCO-OFDM系统原理和功率分配方法，仿真分析LED的半功率角、光电检测器的FOV角、功率分配系数对系统和速率的影响。

本书可作为高等院校高年级本科生和研究生的教材和参考书，也可以作为相关领域工程技术人员的参考书籍。本书的编写得到了西南交通大学信息科学与技术学院郝莉教授的大力支持和帮助，也得到了兰州理工大学计算机与通信学院相关教师的大力支持，在此表示诚挚的感谢。感谢我的学生靳斌、张守琴、陆皓、杨博然和魏少博的帮助，以及国家自然科学基金项目（NO：61461026）的资助。

由于撰稿时间较短，作者学识有限，本书的不足之处在所难免，敬请广大读者提出宝贵意见。

贾科军

2019年1月

于兰州理工大学