随着互联网的快速发展,人们对无线通信的要求与日俱增,传统射频无线通信使用的频带越来越窄。在这种背景之下,兼具高速调制和绿色照明特性的基于可见光LED的无线通信技术成为当前光无线通信技术研究的热点。与传统的射频通信相比,可见光通信保密性高,无辐射,频带资源丰富。其中,室内可见光通信作为室内无线网络系统的有效补充,提供了一种新的无线接入方式。目前对于室内可见光通信的研究主要集中于:1,优化信道和调制方式提升通信速率;2,设计聚光器增加接收端信号,而忽视了光源LED阵列布局对于可见光通讯系统性能影响的研究。因此,本文对室内可见光通讯系统的光源LED阵列分布进行了深入的研究,为室内可见光通讯的实际应用提供理论基础。首先,针对5m×5m×3m大小的室内环境,在能量损耗最优情况下,为了减少室内通信盲区,采用标准粒子群优化算法,以平均中断面积率为优化目标,对室内光源LED的阵列布局进行了研究。对标准粒子群优化算法的惯性权重、学习因子、种群规模、最大速度及算法终止条件等参数进行了设计。对LED矩形阵列布局及圆形阵列布局下接收功率分布、信噪比分布、平均中断面积率、能量损耗等系统性能进行了分析。仿真结果表明:1,无论是增加阵列LED的数量还是提高单只LED的发射功率,都能够增强系统的接收功率;2,运用标准粒子群算法优化后的LED阵列布局降低了系统的功率中断率,减少了通信盲区,当接收功率分布满足室内可见光通信要求时,圆形阵列布局所需的LED仅为矩形阵列布局的50%。其次,以照度均方差最优为标准,将矩形和圆形两种LED阵列布局扩展到适用于任何大小的室内环境,通过积分推导出了面照度及面接收功率的表达式,在此基础上建立了基于照度均方差的矩形和圆形布局优化模型函数F(l,x,y)、F(r,x,y)。为了验证模型函数F(l,x,y)、F(r,x,y)的可行性,在5m×5m×3m大小的室内环境中进行了仿真实验。仿真结果表明:1,l=1.46m为矩形阵列布局光源最佳位置,布局后的系统照度均匀性由传统布局的80.5%增加到84.3%,且光源的最优位置及照度均匀性不随LED数量的增加而变化;2,r=2m为圆形阵列布局光源的最优半径,布局后的系统照度均匀性由4只LED时的85.2%,增加达到16只LED时的89.2%,表明圆形阵列布局LED数量的增加有利于增加照度均匀性。3,FOV=80deg为两种布局的最优视场角。然后,以反映接收功率一致性的接收功率均方差值为优化目标,不再局限于矩形和圆形两种阵列布局,通过改进型人工鱼群算法对LED阵列布局进行了优化。为了提升人工鱼群算法的性能,将人工鱼交换规则引入到人工鱼觅食行为中,增加种群多样性,将人工鱼自适应移动加入随机行为中,提升人工鱼全局搜索能力和搜索效率,加快算法的收敛,提出了改进型人工鱼群算法。对人工鱼视野、人工鱼步长、拥挤度因子、人工鱼数目及觅食行为尝试次数等算法参数进行了设置。仿真结果表明:1,当LED的数量为4只时,优化后阵列布局的接收功率一致性提升了33.5%,照度分布更均匀,信噪比也得到增强;2,当LED的数量增加到16只时,与传统的矩形和圆形阵列布局相比,优化后阵列布局的一致性分别提升了45.1%和35.3%,同时照度分布更加合理,满足国际室内照度标准;3,将进化算法及基因密度遗传算法与改进型人工鱼群算法进行对比,发现由于人工鱼交换规则和自适应移动的加入,改进型人工鱼群算法的全局搜索能力更强,搜索效率更高,优化后的阵列布局效果也更好。最后,为了验证提出的能量损耗最优、照度均方差最优及基于改进型人工鱼群算法的LED阵列布局方案,本文搭建了室内可见光通讯实验系统,给出了实验系统框图,设计了信号发射端和接收端的核心电路。实验结果验证了本文提出的三种室内可见光通信光源LED阵列布局方案的可行性,为室内可见光通信网络的实际应用提供了理论和实验支撑。