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随着半导体照明技术的发展，白光LED器件的光效不断提升，LED光源正在替代传统照明光源逐步建立在室内通用照明领域的主导地位。基于LED器件能够进行高速调制的特性，可见光通信(VLC)技术应运而生，在满足照明需求的同时增加数据传输功能，具有频谱资源不受限制、不存在电磁干扰等优点，是对室内无线传输的一个有益补充。在此背景下，本文围绕可见光通信系统的关键技术开展研究，重点研究了实时正交频分复用(OFDM)调制解调技术及其应用实现，并探讨了在芯片级进一步提高LED器件调制带宽的技术手段，为可见光通信技术的推广应用奠定了基础。 本文介绍了可见光通信系统的室内信道模型，在探讨不同调制解调策略在可见光通信系统中应用特点的同时，鉴于室内可见光通信系统的复杂性，为确保实时、稳定、可靠的数据传输，提出了一种面向荧光型LED光源的OFDM调制解调方案，用以实现可见光通信系统的实时数据传输，着力解决稳定、可靠的在线数据通信问题。在此基础上，本文基于现场可编程门阵列(FPGA)，使用硬件描述语言完成了OFDM调制解调算法的硬件实现，设计了可见光通信系统从发送端到接收端的各个功能模块。其中，特别针对OFDM调制解调策略严格的同步需求，充分利用训练序列和相关算法，保证了系统的时间同步和频率同步，实现了系统的信道估计与均衡。相应功能模块仿真和室内系统实际测试，验证了该系统设计的有效性，实现了基于OFDM调制解调技术的可见光通信系统实时数据传输。 进一步的，为解决可见光通信系统的带宽瓶颈问题，本文从LED器件层面探讨了优化其结构的关键技术，分析了影响荧光型LED器件调制带宽的主要因素，设计并制备了两种不同In组分的GaN基LED器件，理论分析和实验表明，通过改变LED器件最后一个量子势垒的In组分，可以有效调控有源区域的载流子分布，提高LED器件的调制带宽。在此基础上，为进一步同步提升LED器件的发光效率和调制带宽，本文提出了一种表面等离激元环形耦合的GaN基LED器件结构，仿真模拟表明，借助表面等离激元与量子阱的耦合，可实现LED器件发光效率和调制带宽的协同优化。以上研究工作为简化VLC系统结构、提高VLC系统数据传输速率提供了一种新的设计思路。