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可见光通信技术具有频谱资源丰富、保密性好、无电磁干扰、可与现有照明网络结合、成本低等优点，成为了国内外研究的热点。集成电路在成本、尺寸、功耗、可靠性等方面都优于板级模块。可见光通信技术要进一步推广和普及，设计可见光通信专用芯片已经是亟待解决的问题。本文针对可见光通信系统中集成电路的关键技术展开研究，内容包括研究可见光通信系统中带宽与噪声的关系、荧光粉型白光LED专用调制驱动芯片的设计、集成可见光探测器芯片和全集成可见光通信接收机芯片的设计、最终实现全集成可见光通信系统。采用UMC0.18μmCMOS工艺，完成了流片验证工作。本文主要完成了如下工作：
1.分析了可见光通信系统中带宽与噪声的关系。首先，设计了板级可见光通信收发模块，通过预加重和后均衡技术，将白光LED的带宽从3MHz拓展到了200MHz。然后，通过对采用不同频率拓展技术的可见光通信系统进行建模和分析，得出结论：当谐振频率相同时，如果信噪比高，采用后均衡或者预加重的带宽拓展效果是一样的，同时采用预加重和后均衡技术的系统其带宽是只采用一种带宽拓展技术的系统的√2倍；如果信噪比低，那么采用预加重的系统比采用后均衡的系统的噪声性能好很多。不论何种信噪比情况，只采用有源预加重模块的可见光通信系统其噪声性能都较好。最后，通过实验验证了我们得出的结论。
2.荧光粉型白光LED调制驱动芯片。针对白光LED带宽有限的问题，通过模拟有源预加重和剩余载流子抽取技术的使用，成功地将白光LED的带宽从3MHz拓展到了80MHz。基于OOK调制的最高实时数据传输速率达到112Mbps，该速率下的误码率为1.04×10-3。针对集成电路设计中难以进行光学部分仿真的问题，提出了基于S参数的设计方法，提高了可见光通信专用芯片的仿真准确性，为后续的可见光通信专用芯片设计提供了一种简单可行的设计方案。
3.可见光探测器芯片和全集成可见光通信接收机芯片。针对可见光通信自由空间信道的特性，设计了三款不同面积的可见光探测器，并对其性能进行测试和分析。综合考虑响应度和速率的折中关系，最终选定了150μm×150μm的探测器。基于对可见光探测器的研究，设计出了带有后均衡的全集成可见光通信接收机芯片。采用激光二极管作为测试光源，最终测得该芯片的带宽为420MHz。
4.全集成可见光通信系统。基于上述的可见光通信收发芯片，搭建了全集成可见光通信系统。测得该系统的带宽为160MHz，基于OOK调制的最高实时数据传输速率达到120Mbps，该速率下的误码率为3.77×10-3。
1.分析了可见光通信系统中带宽与噪声的关系。首先，设计了板级可见光通信收发模块，通过预加重和后均衡技术，将白光LED的带宽从3MHz拓展到了200MHz。然后，通过对采用不同频率拓展技术的可见光通信系统进行建模和分析，得出结论：当谐振频率相同时，如果信噪比高，采用后均衡或者预加重的带宽拓展效果是一样的，同时采用预加重和后均衡技术的系统其带宽是只采用一种带宽拓展技术的系统的√2倍；如果信噪比低，那么采用预加重的系统比采用后均衡的系统的噪声性能好很多。不论何种信噪比情况，只采用有源预加重模块的可见光通信系统其噪声性能都较好。最后，通过实验验证了我们得出的结论。
2.荧光粉型白光LED调制驱动芯片。针对白光LED带宽有限的问题，通过模拟有源预加重和剩余载流子抽取技术的使用，成功地将白光LED的带宽从3MHz拓展到了80MHz。基于OOK调制的最高实时数据传输速率达到112Mbps，该速率下的误码率为1.04×10-3。针对集成电路设计中难以进行光学部分仿真的问题，提出了基于S参数的设计方法，提高了可见光通信专用芯片的仿真准确性，为后续的可见光通信专用芯片设计提供了一种简单可行的设计方案。
3.可见光探测器芯片和全集成可见光通信接收机芯片。针对可见光通信自由空间信道的特性，设计了三款不同面积的可见光探测器，并对其性能进行测试和分析。综合考虑响应度和速率的折中关系，最终选定了150μm×150μm的探测器。基于对可见光探测器的研究，设计出了带有后均衡的全集成可见光通信接收机芯片。采用激光二极管作为测试光源，最终测得该芯片的带宽为420MHz。
4.全集成可见光通信系统。基于上述的可见光通信收发芯片，搭建了全集成可见光通信系统。测得该系统的带宽为160MHz，基于OOK调制的最高实时数据传输速率达到120Mbps，该速率下的误码率为3.77×10-3。