这份文章主要探讨了子载波间插单载波频分复用（I-SCFDM）技术在基于发光二极管（LED）的自由空间光（FSO）通信系统中的应用。以下是对文件核心内容的总结：

1. 研究背景与动机：

• LED-FSO系统优势：集成大功率LED的FSO系统具有体积小、安全性高、保密性强、抗电磁干扰等优势，在多领域有广泛应用前景。

• 现有问题：商用LED器件调制带宽有限，传统光正交频分复用（O-OFDM）技术如直流偏置光-正交频分复用（DCO-OFDM）虽能提高频谱效率，但高峰均功率比（PAPR）易导致信号非线性失真，恶化系统性能。

• 预编码方案局限性：集中分布式-单载波频分复用（L-SCFDM）技术通过离散傅里叶变换扩展（DFTs）降低PAPR，但增加系统复杂度，不利于实际部署。

2. I-SCFDM技术介绍：

• 技术原理：I-SCFDM通过子载波间插方式实现单载波频分复用，具有低PAPR特性。

• 调制解调流程：发送端QAM符号经DFT扩展后，间插至奇子载波，通过IDFT变换生成双极性复值信号，再经复转实变换生成实值信号传输；接收端解调过程相反。

• 复杂度与性能：I-SCFDM调制计算复杂度低于DCO-OFDM和L-SCFDM，更利于实际部署。

3. 系统仿真与分析：

• 仿真模型：构建基于IM/DD体制的LED-FSO系统，考虑LED非线性特性和大气湍流信道。

• Wiener-LED模型：有效表征LED器件的记忆非线性特性，由线性时不变（LTI）模块和Rapps非线性（NL）模块级联构成。

• 大气湍流模型：采用Gamma-Gamma分布描述大气湍流信道衰落系数，分析不同湍流强度下的光强衰落特性。

4. 性能对比与结果：

• PAPR对比：I-SCFDM信号PAPR值显著低于DCO-OFDM和L-SCFDM，对非线性失真抵抗能力强。

• 误码率（BER）性能：高斯白噪声信道下，I-SCFDM方案获得显著信噪比（SNR）增益；大气湍流信道下，结合等增益合并（EGC）技术的I-SCFDM方案以更少分集数满足BER性能需求。

• 偏置动态范围：I-SCFDM方案在不同偏置条件下均表现出最优BER性能，偏置动态范围更广。

5. 具体数据与图表：

• 图2展示了Wiener-LED模型的归一化频率响应和伏安特性曲线。

• 图3展示了不同湍流强度下光强衰落系数的概率密度函数曲线。

• 图5展示了实值I-SCFDM信号的时域波形示意图。

• 图6至图12分别对比了不同O-OFDM方案在不同条件下的PAPR、BER性能及所需SNR值。

6. 结论与展望：

• 研究结论：I-SCFDM技术在LED-FSO系统中展现出优越性能，具有低PAPR、高偏置动态范围和强抗大气湍流能力。

• 实用价值：I-SCFDM方案有助于提升LED-FSO系统的简洁性和鲁棒性，在自由空间可见光通信领域具有重要应用价值。

文件通过详细的仿真分析和性能对比，验证了I-SCFDM技术在LED-FSO系统中的有效性和优越性，为未来自由空间光通信技术的发展提供了新的思路和方法。