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可见光通信(Visible light communication,VLC)是一项十分有潜力的技术,可利用廉价的发光二极管(lightemitting diodes,LED)同时提供照明以及高速数据传输。由于其安全性和实用性,吸引了学术界和工业界很大的兴趣。和无线射频通信(radio frequency,RF)相比,VLC具有一些特殊的条件。例如,由于可见光有不稳定的相位,由光源发射出的光功率经过发送端的幅度调制,在接收端进行直接探测(intensity modulation and direct detection,IM/DD)。此外,VLC中的发送信号需要是正实数,可通过加直流偏置(direct current bias,DC bias)来实现。同时,实际情况中的可见光通信需要符合特定的光照要求。调光控制即为可见光通信一项为满足光照要求而设定的重要指标,也限制了通信信号的动态范围。IEEE802.15.7任务组已经将其视为VLC的关键挑战之一。 可见光通信的巨大带宽大大缓解了无线频谱资源短缺的燃眉之急。然而,光照设备LED的切换速率有限,导致传输带宽有限。在RF通信中,多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术增加了数据速率和鲁棒性,是无线通信的一座里程碑。相似的,这项技术也可以用于可见光通信中。用多盏灯来照明是十分常见的也是必要的。而当服务多用户(multi-user,MU)时,用户间干扰问题由此产生,影响系统性能。为抑制这种影响,研究者们利用了各种改进的算法来最大化频谱效率,已取得一些成果。 然而之前的研究大都专注于提升系统速率,而光照条件常常被忽略。由于VLC需要同时满足光照和通信的双重条件,在系统中有必要充分考虑到光照需求。本文将波束赋形矩阵和直流偏置联合作为优化变量,以最小化系统总传输电功率为目标,解得满足光照条件和通信需求下的系统最优性能。同时,本文提供了在MU-MIMO下调光控制的设计准则,提出了一种最优的波束赋形方案来获得最小的照明强度,同时满足用户的速率要求。初始形成的问题并不是凸问题。利用半正定松弛(Semi-definite programming,SDP)以及凹凸算法(concave-convex procedure,CCCP)可以将其转换成凸优化问题有效求解。此外,仿真结果表明,调光控制也受到发射机和接收机位置等等因素的影响。本文工作可以在满足用户需要的数据速率的条件下,对照明的动态范围的影响达到最小。