【摘要】：近年來(lái),納米技術(shù)、生物工程和合成生物學(xué)的發(fā)展為納米網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。然而,傳統(tǒng)基于電磁波的通信技術(shù)受限于納米網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的環(huán)境和能耗等因素,無(wú)法達(dá)到理想的性能。在這種背景下,以分子等顆粒作為信息載體的分子通信(Molecular Communication,MC)是解決納米網(wǎng)絡(luò)中通信問(wèn)題的有效方案。在基于擴(kuò)散的分子通信中,遵循無(wú)規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)的分子具有較大的隨機(jī)性。這種隨機(jī)性在信號(hào)接收的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致很?chē)?yán)重的碼間串?dāng)_(Inter Symbol Interference,ISI)。除此之外,擴(kuò)散信道中還存在其它噪聲,如接收端的加性噪聲等。這些干擾和噪聲對(duì)基于擴(kuò)散的分子通信過(guò)程的可靠性產(chǎn)生了極大威脅。因此,為了減弱擴(kuò)散信道中ISI和其它噪聲的影響,本文主要研究了在基于擴(kuò)散的分子通信場(chǎng)景下,實(shí)現(xiàn)可以有效避免ISI等干擾的可靠接收技術(shù)方案。本文的主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下:1.研究了基于擴(kuò)散信道的分子通信系統(tǒng)理論模型,主要包括信息的調(diào)制、傳輸和解調(diào)等部分;2.針對(duì)基于擴(kuò)散的分子通信中普遍存在的ISI和其它噪聲,提出了一種基于分子濃度的增量檢測(cè)算法(Increase Detection Algorithm,IDA),結(jié)合誤比特率(Bit Error Rate,BER)和信噪比(Signal-to-noise Ratio,SNR)等參數(shù)分析該算法的性能,并與傳統(tǒng)的基于固定判決門(mén)限的接收算法做對(duì)比;3.針對(duì)目前分子通信領(lǐng)域的研究多是利用軟件仿真這一問(wèn)題,同時(shí)受限于生物實(shí)驗(yàn)室高昂的成本和嚴(yán)苛的要求,本文利用酒精分子在空氣中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),搭建出了宏觀尺度下基于擴(kuò)散的分子通信物理仿真平臺(tái),并將提出的IDA算法和傳統(tǒng)的接收算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和對(duì)比驗(yàn)證。軟件仿真和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明,本文提出的IDA算法可以有效地減弱甚至消除擴(kuò)散信道中碼間串?dāng)_和其它噪聲的影響,并且可以通過(guò)減小時(shí)隙長(zhǎng)度來(lái)增加數(shù)據(jù)傳輸速度,提升基于擴(kuò)散的分子通信系統(tǒng)的整體性能。而且,本文所搭建的宏觀尺度下基于擴(kuò)散的分子通信物理仿真平臺(tái)為分子通信領(lǐng)域內(nèi)的理論研究提供了一種新的、低成本的、有效的驗(yàn)證方法。
【圖文】：

基于自由擴(kuò)散的分子通信過(guò)程

傳統(tǒng)無(wú)線通信(a)和分子通信(b)中的調(diào)制技術(shù)對(duì)比
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN914

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本文編號(hào)：2680336