【摘要】：擴(kuò)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(kuò)散,接收端接收的信息分子數(shù)會(huì)隨著傳輸距離的增加而顯著減少,從而限制了擴(kuò)散分子通信的通信范圍。受傳統(tǒng)無(wú)線通信中繼啟發(fā),在擴(kuò)散分子通信中采用收發(fā)器作為中繼,進(jìn)而擴(kuò)大通信范圍成為一個(gè)可靠的解決方案。對(duì)擴(kuò)散分子通信的中繼傳輸技術(shù)的研究不僅能夠解決長(zhǎng)距離分子通信可靠性的問(wèn)題,還對(duì)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離分子通信的中繼方案,并對(duì)其進(jìn)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(kuò)散分子通信信道衰落特性對(duì)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(jìn)行解碼轉(zhuǎn)發(fā)方案,并在此方案下設(shè)計(jì)了兩種信息分子接收模式,進(jìn)而構(gòu)建了相應(yīng)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(lái)可能進(jìn)一步研究的方向,如多跳通信,納米機(jī)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(kuò)散分子通信中繼模型,推導(dǎo)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(duì)該模型下的接收器判決閡值進(jìn)行了優(yōu)化。此外,針對(duì)本模型提出了一個(gè)模擬信息分子整個(gè)通信過(guò)程的仿真框架,并進(jìn)一步的分析了中繼位置和分子數(shù)配給對(duì)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(duì)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(dǎo)出三維流體環(huán)境下該模型的信息分子時(shí)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(jìn)一步的,本文推導(dǎo)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(duì)于直接傳輸能夠提升通信性能,并且通過(guò)對(duì)中繼位置及分子數(shù)配給方案進(jìn)行優(yōu)化能夠帶來(lái)性能的提升。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN925
【圖文】：

最后，接收器接收到信號(hào)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(gè)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(jìn)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(guò)分子通信的三個(gè)主要模塊及子模塊建逡逑立了能夠描述一般性通信過(guò)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(yīng)用環(huán)境及場(chǎng)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(xué)信號(hào)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(hào)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(dāng)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(dǎo)致接收端接收到的信號(hào)劣化進(jìn)而引起失真。在基于無(wú)線電的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中，逡逑噪聲源通常是電磁信號(hào)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(shí)空分布作為信道傳遞函數(shù)時(shí)，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(huì)發(fā)生顯著變化，因此有必要針對(duì)完全吸收接收模式進(jìn)行建模分析。該逡逑接收模式如圖２－３所示，當(dāng)一個(gè)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2806720