【摘要】：擴散分子通信是一種使用信息分子作為信息載體的通信方式,然而隨著信息分子在流體介質(zhì)中自由擴散,接收端接收的信息分子數(shù)會隨著傳輸距離的增加而顯著減少,從而限制了擴散分子通信的通信范圍。受傳統(tǒng)無線通信中繼啟發(fā),在擴散分子通信中采用收發(fā)器作為中繼,進而擴大通信范圍成為一個可靠的解決方案。對擴散分子通信的中繼傳輸技術(shù)的研究不僅能夠解決長距離分子通信可靠性的問題,還對構(gòu)建納米通信網(wǎng)絡(luò)的研究有著較為積極的作用。本文主要研究實現(xiàn)長距離分子通信的中繼方案,并對其進行性能分析與優(yōu)化。論文的具體工作包括:首先,為了減輕擴散分子通信信道衰落特性對通信距離的限制,提升系統(tǒng)的通信性能,本文提出了一種在發(fā)送端和接收端之間放置中繼進行解碼轉(zhuǎn)發(fā)方案,并在此方案下設(shè)計了兩種信息分子接收模式,進而構(gòu)建了相應的中繼分子通信系統(tǒng)模型,并分析了基于該系統(tǒng)模型未來可能進一步研究的方向,如多跳通信,納米機器路由傳輸?shù)�。其�?本文構(gòu)建了基于完全吸收接收模式的解碼轉(zhuǎn)發(fā)擴散分子通信中繼模型,推導出其在三維流體環(huán)境下通信誤比特率公式。為了提升中繼通信性能,本文對該模型下的接收器判決閡值進行了優(yōu)化。此外,針對本模型提出了一個模擬信息分子整個通信過程的仿真框架,并進一步的分析了中繼位置和分子數(shù)配給對通信性能的影響。仿真分析表明,在完全吸收接收模式下,中繼輔助傳輸能夠顯著提升通信性能。另外,針對自然界存在的配受體結(jié)合信息分子接收模式,本文構(gòu)建了基于可逆聯(lián)結(jié)接收器的解碼轉(zhuǎn)發(fā)分子通信中繼模型,推導出三維流體環(huán)境下該模型的信息分子時變空間分布,并使用Skellam分布近似被可逆接收器接收的信息分子數(shù)。進一步的,本文推導出該模型下的誤比特率公式,并構(gòu)建了基于可逆接收器的仿真框架。從仿真結(jié)果可以得出,基于可逆聯(lián)結(jié)接收器的通信系統(tǒng),添加中繼相對于直接傳輸能夠提升通信性能,并且通過對中繼位置及分子數(shù)配給方案進行優(yōu)化能夠帶來性能的提升。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN925
【圖文】：

最后，接收器接收到信號并解碼獲得信息。因此，任何通信系統(tǒng)都可以分為三逡逑個主要部分：發(fā)射器，接收器和傳播信道（傳播介質(zhì)）。由信息分子作為載體進行信逡逑息傳輸?shù)姆肿油ㄐ畔到y(tǒng)也不例外［５７］。圖２－１通過分子通信的三個主要模塊及子模塊建逡逑立了能夠描述一般性通信過程的分子通信模型。逡逑９逡逑

圖２－２邋分子通信系統(tǒng)示意圖逡逑由于應用環(huán)境及場景不同，分子通信與傳統(tǒng)通信技術(shù)之間存在較多差異。如逡逑圖２－１所示，分子通信模型中的傳輸信道是化學信號從發(fā)送端傳播到接收端所經(jīng)歷的逡逑環(huán)境。在傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中，傳播信道通常是線纜或自由空間，其中傳播的信號分別逡逑是電流或電磁波。與傳統(tǒng)通信不同的是，分子通信中的傳播信道通常為液態(tài)或者氣逡逑態(tài)環(huán)境。在分子通信中，被稱做信息分子的小顆粒充當著傳遞信息的載體。信息分逡逑子可以是生物化合物，例如蛋白質(zhì)，也可以是合成化合物，例如金納米粒子，其大小逡逑通常為幾納米到幾微米。此外，在通信系統(tǒng)中，信道可能將噪聲引入系統(tǒng)，而這些噪逡逑聲將導致接收端接收到的信號劣化進而引起失真。在基于無線電的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中，逡逑噪聲源通常是電磁信號的衰落，以及不同電磁波的干擾，例如由多徑引起的干擾等。逡逑在分子通信中

息分子的時空分布作為信道傳遞函數(shù)時，由于信息分子在接收器表面及附近的濃度逡逑隨著吸收而會發(fā)生顯著變化，因此有必要針對完全吸收接收模式進行建模分析。該逡逑接收模式如圖２－３所示，當一個分子與接收器碰撞之后即被接收器吸收，并從環(huán)境中逡逑１５逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 李飛燕;林林;馬世偉;;納米網(wǎng)絡(luò)中基于分子擴散的振蕩同步研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2015年09期

2 楊成鳳;林林;王建東;馬世偉;;分子通信的發(fā)送和接收模型的分析[J];計算機仿真;2015年02期

3 黎作鵬;張菁;蔡紹濱;王勇;倪軍;;分子通信研究綜述[J];通信學報;2013年05期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 趙慶營;基于分子通信的多納米機器人局部靶向藥物傳送關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海大學;2018年

2 何鵬;分子通信信道模型關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學;2018年

3 黎作鵬;體域納米網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 熊俊哲;基于時間調(diào)制的分子通信解調(diào)方法研究[D];中國科學技術(shù)大學;2017年

2 羅思寧;基于囊泡的分子通信系統(tǒng)的容量分析[D];西安電子科技大學;2015年

本文編號：2806720