混合LD-LED水下光通信：现状、机遇、挑战与趋势

"这篇论文是关于混合激光二极管（LD）和发光二极管（LED）为基础的水下光无线通信（UWOC）系统的最新研究、机遇、挑战及趋势的综述。作者们首先回顾了当前UWOC网络的研究情况，然后提出并探讨了一种采用混合集群式网络结构，并利用移动受限节点来增强UWOC网络生命周期和吞吐量的系统。在该系统中，LED用于粗略对准，而LD则用于高精度定位，以降低通信中的差异和错误率。" 本文由清华大学电子工程系的Xuan Huang、Fang Yang和Jian Song等人撰写，他们同时也是北京国家信息科学与技术研究中心和深圳清华大学研究院的关键实验室成员。通讯作者为Fang Yang。 文章首先深入分析了当前水下光无线通信领域的研究进展，这是一个在海洋科学研究、水下监测和军事通信等领域具有广泛应用前景的技术。UWOC系统因其无需电缆、高速传输和抗电磁干扰等优势，逐渐成为研究的热点。 接着，作者们提出了一种创新的混合LD和LED方案，这种方案旨在解决UWOC网络中的关键问题，如通信距离限制和信道衰减。通过采用混合集群式网络架构，可以优化节点分布，从而提高网络的稳定性和数据传输效率。同时，限制节点的移动性可以减少因环境变化导致的连接中断，增加网络生命周期。 在实际操作中，LED的广泛视角和相对较低的精度适合于初步的对准过程，而LD则以其更高的光束质量提供精确的定位服务。这种分层的对准和定位策略有望显著改善UWOC系统的性能。 文章还讨论了面临的挑战，包括水下光学信道的动态特性、光信号的衰减、多路径效应以及海洋环境对光信号的影响。同时，作者们展望了未来的研究趋势，可能会涉及更先进的信号处理技术、新型光源和光检测器的研发，以及水下光通信与水声通信的融合，以实现更全面的水下通信解决方案。 这篇论文对混合LD和LED为基础的UWOC系统进行了深入探讨，为该领域提供了新的研究视角和潜在的改进方向，对于推动水下通信技术的发展具有重要意义。