基于自由扩散的分子通信系统信道特性及其应用研究

发布时间：2024-03-17 08:56

　　近年来,由于通信设备微型化的需求,纳米网络(Nano Networks,NNs)的发展受到广泛地关注,单个纳米机器受尺寸和功率的影响操作能力有限,对于复杂的应用,纳米机器之间的通信尤为重要。传统电磁波通信由于收发器体积等因素不适用于纳米网络,基于生物启发的分子通信(Molecular Communication,MC)技术成为实现纳米网络最合适的选择之一。分子通信是一种以生物化学分子作为信息载体的新型短距离通信技术,是集生物医学、纳米技术、计算机和通信技术于一体的新兴交叉学科。与传统通信相比,分子通信具有信息承载量大,生物相容性高,能耗低等特点,在健康监测、纳米医学、环境保护、工业制造和军事领域都有着广泛的应用前景。在现有文献提出的分子通信方法中,基于自由扩散的分子通信(Molecular Communication via Diffusion,MCvD)是一种高效节能的信息传输方法。由于高度交叉学科的复杂特性和实验器材的昂贵,现阶段对于分子通信的研究方法主要集中在理论数学建模研究和模拟仿真实验阶段,本文从理论和仿真两个方面研究分子通信,并通过仿真实验结果验证理论推导的准确性。信道模型...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1分子通信系统示意图

分子发射机是一种生物或工程细胞,在环境中释放分子以影响环境中的分子浓度。分子通信中的发射机通常有以下几种形式[54]:1.点源发射机:点源发射机的大小假设为零,分子是在点源发射机中瞬间产生的,并立即进入物理通道,发射的分子向周围等概率扩散,没有方向性。该假设意味着粒子的产生和释放....

图2.2(a)自由扩散的MC系统模型图(b)有吸收机存在的MC系统模型图

可以得到宏观上的分子浓度分布1C(t)与微观上的分子接收概率分布1p(t)之间的关系为图2.2(a)自由扩散的MC系统模型图(b)有吸收机存在的MC系统模型图

图2.2(a)自由扩散的MC系统模型图(b)有吸收机存在的MC系统模型图

图2.2(a)自由扩散的MC系统模型图(b)有吸收机存在的MC系统模型图当环境中只存在点源发射机和半径为rr吸收型接收机时,如图2.2(b)所示,定义发射机与接收机的球边距为d(球边距指发射机与球形接收机表面的最近距离),吸收型接收机在时间t上的吸收分子个数可以表示为

图3.1三维球形边界中的分子通信系统模型

3.1三维球形边界中的分子通信系统信道模型三维球形边界中的分子通信系统信道模型如图3.1所示,发射机位于球形边界的中心位置,在初始时间t0=0释放所有N个分子,将发射机视为半径为tr的球源发射机,所发射的分子均匀分布在球体的表面,当tr→0时,可将球源发射机视为点源发射机。分子....

本文编号：3930786