扩散的分子通信模型的可靠传输研究

发布时间：2020-08-08 02:44

【摘要】：扩散的分子通信模型是一种很有前景的纳米级通信典范,它以生物化学分子为信息载体,通过分子在生物环境中自由扩散进行通信。考虑分子在生物环境中的随机性行为以及发送方纳米机器在前面所有时隙释放的分子对当前时隙的码间干扰,分子通信系统容易遭受较高的不可靠性和较长的时延。此外,多路径分子通信网络中存在链路干扰。因此,如何提高扩散的分子通信模型传输的可靠性是目前分子通信模型研究的挑战之一。本文的主要工作如下:1.针对分子运动的扩散特性,利用一维分子布朗运动运行时间的概率密度函数对传输信道进行建模,得到了扩散的分子通信模型在单链路及多跳链路场景下的可靠性和时延的数学表达式,并利用重传机制保证失败链路信息的可靠传输。其次,通过实验仿真结果展示了不同的参数,包括每个时隙发送的分子个数、生物环境的扩散系数以及两个纳米机器之间的距离对可靠性和时延性能的影响。最后,分别与基于病毒的分子通信模型和不考虑码间干扰的分子通信模型相比,在相同的通信场景下,扩散的分子通信模型达到相同的可靠性所花费的时延开销大大降低。2.考虑由一个发送方纳米机器、两个接收方纳米机器和四个中继纳米机器组成的多播分子通信网络,通过每跳采用同种类型和不同类型的分子来传输信息的中继策略保证多播分子通信的可靠性。首先,提出调整阈值的方式有效减少并行中继纳米机器间发送相同类型分子时的干扰。其次,推导出两种中继策略下多播分子通信网络平均比特错误率的数学表达式。最后,通过实验仿真展示了不同参数,包括检测阈值、每个时隙发送的分子数、发送方和接收方纳米机器间的距离、样本个数、比特间隔时长以及扩散系数对多播分子通信网络的比特错误率的影响。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN915.0

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本文编号：2784923