可见光通信(Visible Light Communication,VLC)将照明与LED光通信结合起来,是一种绿色环保又经济的通信技术,以LED为光源的无线光通信技术因其诸多优点,在许多领域都有广泛的应用前景。近几年来,随着其应用领域逐渐从军用、航空领域发展到民用应用领域,无线光通信技术也得到了发展和完善。在现有照明系统基础上进行改造即可实现照明和光通信的双重效果,节约成本。与传统的通信方式相比,室内可见光通信系统经济投入较小,覆盖面更广,没有电磁辐射,安全性更高。作为VLC系统的主要构成部分,室内可见光通信的发射端和光学接收天线的性能优劣直接影响到整个通信系统的可靠性和信号传输的稳定性,因此对LED光源和光学接收天线的设计和研究成为重要关键技术。本文首先从VLC系统发射端出发,对LED光源的组成结构、发光原理以及LED的信号驱动电路进行了详细的介绍和分析;其次,详细介绍了VLC系统的信道传输模型,并对视距链路(LOS)和非视距链路(NLOS)两种情况下的脉冲响应及信道噪声分布进行了分析和讨论。通过建立室内LED光照度模型,对LED室内照度分布进行了分析计算,为了满足室内照明需求,采用多阵元天线设计的方案,分析讨论了LED光源阵列不同分布方式对室内光照度分布的影响,最后分析得出了LED光源阵列优化设计模型,从而达到了室内光照度和通信信号在很高程度上的均匀分布,实现了室内无盲区照射。论文还从分类和结构设计方面,对菲涅尔透镜接收天线进行了分析和研究。由于菲涅尔透镜同时具有会聚和分光的作用,因此,对基于菲涅尔透镜的光学接收天线进行了光学性能分析,对聚光方面的聚光比和聚光效率性能参数模型以及在分光方面的衍射效率和光谱分辨力进行了理论研究,并基于以上菲涅尔透镜理论,运用仿真软件对菲涅尔透镜进行了模型设计和光学性能仿真研究,在会聚方面和分光方面均给出了合理的参考数值,得到了既能对可见光有很好的聚光效果,同时又能实现对可见光红绿蓝三色分光的菲涅尔透镜光学接收天线,从而增强了可见光信号的接收,降低了对探测器的要求,节约了成本,简化了系统结构。