水下可见光通信关键技术进展与展望

迟楠1，2，3， 卢芝蓝1， 李甫杰1（1复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室，未来信息创新学院；2上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心；3上海低轨卫星通信技术协同创新中心）

摘要：围绕水下可见光通信面临的器件带宽受限、非线性效应和湍流导致的信号强度闪烁和光束波前畸变等问题，探讨了水下可见光通信信道建模、发射与探测器件、调制与编码、合成孔径接收，以及多维复用等关键技术的研究进展。在信道建模方面，介绍了从时域到空域、从传统物理模型到深度学习驱动的多样化的建模手段。在器件方面，针对带宽、光电转换效率、灵敏度的优化，不同类型的发射、接收器件不断被研制并逐渐被更新优化。在调制与编码技术方面，回顾了常见的调制编码技术，并就多维无载波幅度相位调制技术、差分导频编码技术、深度学习赋能的Tomlinson‒Harashima 预编码技术展开详细介绍。针对湍流、非线性等干扰，提出了合成孔径接收技术。多维度的接收通道，包括空间、偏振及时间等，能够在一定程度上抑制信道衰落与干扰，提升系统的稳定性与抗干扰性能。最后介绍了面向高速大容量的新一代海基通信的多维复用技术，并对水下可见光通信领域的技术瓶颈和未来重点发展方向进行了展望。

关键词：第六代移动通信系统；水下可见光通信；可见光通信器件；水下可见光通信信道