​基于光通信的6G水下信道建模综述

【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࿰