【摘 要】综述了水下光通信信道建模的研究进展,对影响水下光通信系统性能的关键信道特性进行了分类。首先,对静态海水的固有光学性质即吸收和散射的建模工作进行了总结。其次,特别分析了动态海水的折射率起伏即海洋湍流的建模工作,自底向上从起伏海水→起伏光场→起伏光信号三个方面进行归纳。最后,提出需要解决的关键问题,为下一步的研究提供参考。
【关键词】6G;水下光通信;信道建模
0 引言
中国5G商用已有三年,但仍有80%以上的陆地区域和95%以上的海洋区域没有移动网络信号。而且通信对象仅限于地表之上1万米远的空间内,尚无法实现空天地海间的网络畅游。另据联合国国际电信联盟(ITU)统计,全球仍有30亿人没有基本网络接入设施,经济社会发展的数字鸿沟依然存在。与5G无线通信网络相比,6G期望引入新的性能指标与应用场景,实现“全覆盖、全频谱、全应用、强安全”四大范式转换。其中“全覆盖”意味着要将地面移动网络延伸至太空、天空和海洋等自然空间,为空基、天基、陆基和海基等各类用户的各类活动提供信息保障[1]。可见,实现海面及水下通信覆盖是达成6G全覆盖愿景的关键因素之一。海面覆盖可以借助卫星网络,但水下覆盖却面临巨大挑战。传统水声通信技术成熟度高,可速率低时延大,无法匹配6G超高速率(Tbps)和超低时延(ms)的需求;因此包括 Sub-6 GHz 频段、毫米波、太赫兹、光频段在内的“全频谱”资源将会被充分挖掘。但前面三种射频方式难以穿透海水;相比较而言,光谱资源可用于提供更加快速、安全、健壮和高效的通信,有望成为全球互联网的关键推动力。其中,蓝绿光频段处于海水光学窗口