为了解决采用极限学习机(ELM)神经网络室内可见光定位方法存在误差较大、网络模型训练时间较长、结果稳定性较差等缺点, 采用稀疏训练指纹库, 融合多目标动量粒子群算法(MMPSO), 结合ELM室内可见光定位方法, 形成MMPSO-ELM方案, 引入动量因子, 避免迭代过程中过度振荡, 加快系统收敛速度。在不同的定位空间内随机选取训练数据集方式, 在测试点数量不同的情况下, 将本方案与后向传播(BP)、ELM以及PSO-ELM 3种定位算法进行了比较。结果表明,MMPSO-ELM方案在20组训练数据条件下, 对80组待定位点进行预测定位, 定位误差最大为0.0225m, 最小误差为0.00093m, 平均定位误差低至0.00143m, 且定位性能受定位空间大小影响较小; MMPSO-ELM可见光定位方案具有定位精度高、速度快、泛化性强等优点。该研究为在室内场所实现快速准确定位提供了理论支撑。

为了提高室内可见光定位的精度, 采用了基于Levy飞行变异机制、结合自适应移动因子、改进黄金正弦算法的接收信号强度指示可见光定位方法,将室内屋顶的发光二极管灯按3×3网格状排布, 接收到光强信号通过朗伯模型得到未知节点与参考节点的距离, 并采用Levy飞行变异机制提升算法搜索空间的多样性, 结合自适应移动因子提高算法收敛速度, 使得个体更新受局部极值约束力下降。结果表明,改进算法平均定位误差为1cm, 平均迭代次数40次～80次;改进黄金正弦算法的定位速度和定位精度均得到提升。该研究对室内大型场所实时、快速精确定位有帮助。

针对室内LED灯源光强分布不平坦、传统Lambert模型未考虑非直射信道、环境中噪声和干扰、障碍物遮挡、室内边界及不规则房间布局等问题，提出基于并行全连接-卷积神经网络（PFCNN）模型的室内可见光定位（VLP）最优灯源布局方案。通过采集现场灯源坐标、功率和朝向角等灯源信息及其对应的接收平面光强分布构建指纹库数据集，并用蒙特卡罗方法衡量光强分布平坦度参数；提出采用全连接神经网络和并行全连接神经网络建立可见光信道模型；基于PFCNN模型构建光强平坦度预测模型；采用动量粒子群优化K-Means++（Mot-PSO-K-Means++）算法实现最优灯源布局。仿真分析可知：并行全连接神经网络相比全连接神经网络精确度提升84.69%；在5 m×5 m×3 m的室内空间中，4-LED布局下光强平坦度达到92.00%，光强范围为340~440 lx；12-LED布局下光强平坦度达到91.00%，光强范围为980~1120 lx。该方案有更高的平坦度、较强适用性，可应用于实际室内VLP场景，为室内VLP深入研究提供理论支撑。

针对室内可见光定位接收光功率不均匀、定位精度低等问题,提出一种自适应花授粉定量式灯源优化方案结合改进径向基函数(RBF)的神经网络接收信号强度指示(RSSI)可见光定位方法。所提方法采用自适应花授粉算法优化发射器的光照强度;通过基于改进RBF神经网络的RSSI定位方法处理接收到的均匀光信号,实现精确有效定位。利用核主成分分析K-means++(KPCA-K-means++)聚类模型对RSSI样本值进行预处理,得到最优聚类数目和聚类中心,作为隐含层神经元个数和中心值。通过遗传算法-最小均方(GA-LMS)模型对RBF神经网络参数进行寻优。仿真结果表明,在9 m×12 m×3.5 m的室内环境中,接收光功率为-28.6 dBm~-25.1 dBm,定位误差小于0.1 m。因此,所提改进后的可见光定位方法具有定位精度更高、实用性更强等优点。

针对室外可见光通信受到大气湍流因素影响的问题，采用广义超几何法，综合分析Gamma-Gamma信道下大气湍流及不同天气条件对可见光通信系统平均误时隙率(SER)的影响。仿真分析表明：16进制差分脉冲位置调制(16DPPM)可有效改善湍流效应影响；采用等增益合并(EGC)接收技术，系统平均SER明显降低；湍流信道下，晴朗、雾霾、薄雾和中雾天气时，与16DPPM单入单出系统相比，采用接收天线为3根或4根的16DPPM单入多出系统的平均SER得到明显改善。

为提高大型室内场所的定位精度,提出一种基于改进自适应花授粉算法的接收信号强度指示(RSSI)可见光定位方案。利用固定在屋顶呈网格型排布的LED发送位置信息,接收端采用基于反向学习策略和自适应花授粉算法的RSSI定位方法实现精确定位。传统花授粉算法具有易陷入局部最优、缺乏变异机制等缺点,利用反向学习策略可使初始种群分布更加均匀,通过提高种群多样性可使算法跳出局部最优;采用有利于全局广泛搜索的自适应移动因子提高收敛速度。在100m×100m×100m大型室内场所的一层100m×100m×10m的空间中,考虑热噪声和散射噪声干扰的情况,经过多次仿真可得,相比于传统定位算法,随机灯排布下采用改进花授粉的RSSI算法的定位误差小于±1cm;采用网格型灯排布结合改进定位算法的室内可见光定位系统时,定位精度得到明显提升,定位时间大幅缩短。该方案具有定位精度更高、计算速度更快、工作稳定等优点。

分析和研究大气湍流和瞄准误差综合效应下，空间分集接收技术对差分相移键控(DPSK)光通信性能的改善。在不同湍流情况下，讨论采用多入多出(MIMO)和单入多出(SIMO)空间分集技术的系统性能；并将3种分集合并技术对系统误码率(BER)和中断概率的影响进行分析；采用广义超几何方法推导出自由空间光通信(FSO)系统误码率闭合表达式。由分析和实验结果可知：空间分集技术可以提高系统误码率并降低中断概率，有效地改善大气湍流引起的信道衰落；当分集数增大时，系统性能改变越明显。对比3种分集技术，最大比合并接收分集技术最为优越。

详细研究了Gamma-Gamma 湍流信道大气闪烁、信道衰落及瞄准误差对差分相移键控(DPSK)相干光通信系统误码性能、信道容量和中断概率等指标的影响。自由空间光通信(FSO)系统采用基于马赫-曾德尔调制器(MZM)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的DPSK 调制/解调结构，通过广义超几何方法分析推导出有关平均误码率、平均信道容量和中断概率的闭合表达式并简化分析。在Matlab 平台下进行模拟仿真，实验结果表明，系统的平均误码率和平均信道容量随湍流程度的增强而减弱；信道容量的提升可以通过增加带宽或减小抖动方差实现；当瞄准误差过大时导致中断概率增大，严重影响系统的通信性能。

介绍了相干DPSK(差分相移键控)的调制和解调原理, 并对零差解调、外差解调和MZI(马赫-曾德干涉)解调三种相干解调方式进行了理论分析。利用Matlab和Optisystem仿真软件构建了基于DPSK调制的FSO(自由空间光通信)系统, 得到不同条件下系统误码性能; 对三种解调方式进行了仿真, 仿真结果表明, 零差相干解调方式具有更好的误码性能, 更适合FSO。

从理论和实验两方面对自由空间光通信中常用的两种调制方式进行性能比较分析，旨在找出一种最适合的调制方法抑制大气湍流。在分析GammaGamma信道下OOK（开关键控）和DPSK（差分相移键控）调制的误码率时，将广义超几何方法引入分析。利用Matlab软件搭建系统，通过实验可知，采取相干及平衡探测的DPSK调制时性能要比基于OOK调制的直接探测高出3.21 dB；通过对双管平衡探测和单管探测进行实验，结果表明，双管平衡探测的信噪比优于单管探测，约提高21.6 dB。因此，基于DPSK平衡探测的相干通信方案具有可行性和优越性。