本文關(guān)鍵詞：基于分子通信的時(shí)鐘同步技術(shù)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：分子通信是一種以生物化學(xué)分子作為信息載體的短距離通信技術(shù)。它作為一種集生物、計(jì)算機(jī)、通信等科學(xué)技術(shù)于一體的新型通信方式,在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)制造、軍事等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景,已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。分子通信一般包括調(diào)制過(guò)程、發(fā)送過(guò)程、傳輸過(guò)程、接收過(guò)程和解調(diào)過(guò)程。發(fā)送端納米機(jī)器感知到信源,然后基于信息分子的物理或化學(xué)特性對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制并發(fā)送信息分子。這些信息分子通過(guò)主動(dòng)傳輸或被動(dòng)傳輸方式被傳傳輸?shù)浇邮斩思{米機(jī)器。接收端接收到信息分子并以特定的調(diào)制技術(shù)解調(diào)信息。由于分子通信的信息載體、信號(hào)類型、傳輸介質(zhì)、傳輸距離、傳輸速度和傳輸內(nèi)容等特性與傳統(tǒng)無(wú)線電通信有很大不同,所以基于分子擴(kuò)散下的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和協(xié)議需要重新考慮并設(shè)計(jì)。本文將結(jié)合電子學(xué)中的通信原理,通過(guò)基于分子擴(kuò)散作用下的調(diào)制技術(shù)來(lái)研究信息分子的調(diào)制和解調(diào)。在此基礎(chǔ)上,采用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法如概率密度函數(shù)、最大似然估計(jì)算法、均方誤差和克拉美羅下界等深入探討基于分子通信的時(shí)鐘同步技術(shù)。本碩士論文的主要研究成果有以下幾個(gè)方面:1.研究基于分子擴(kuò)散作用下的數(shù)字基帶信號(hào)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)問(wèn)題。在分子通信系統(tǒng)中,分析單極性脈沖調(diào)制、雙極性脈沖調(diào)制、交替雙極性脈沖調(diào)制和曼徹斯特調(diào)制方案。首先,根據(jù)信息分子濃度的變化來(lái)分析不同時(shí)鐘間隔、傳輸距離和擴(kuò)散系數(shù)下的調(diào)制技術(shù)特性。然后,采用誤碼率來(lái)衡量分子通信中各種調(diào)制技術(shù)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,曼徹斯特調(diào)制方案優(yōu)于其它調(diào)制方案且具有較好的效果。2.研究納米機(jī)器之間時(shí)鐘偏差量的估計(jì)問(wèn)題。在具有相同時(shí)鐘速率的納米機(jī)器組成的分子通信系統(tǒng)中,提出一種基于分子擴(kuò)散的隨機(jī)延遲模型:逆高斯模型,采用信息雙向傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)發(fā)送端納米機(jī)器和接收端納米機(jī)器之間的時(shí)鐘同步。通過(guò)最大似然估計(jì)對(duì)時(shí)鐘偏差量進(jìn)行估計(jì),并研究估計(jì)量的收斂性和無(wú)偏性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在時(shí)鐘補(bǔ)償方面,本章算法估計(jì)出的時(shí)鐘偏差量是有效的。3.研究基于逆高斯隨機(jī)延遲模型的時(shí)鐘同步問(wèn)題。在基于流體介質(zhì)的分子通信中,提出一種基于不對(duì)稱雙向傳輸機(jī)制的時(shí)鐘同步方法,通過(guò)最大似然估計(jì)算法對(duì)基于逆高斯隨機(jī)延遲的時(shí)鐘同步模型的時(shí)鐘速率和時(shí)鐘偏差進(jìn)行估計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,時(shí)鐘偏差和時(shí)鐘速率的估計(jì)量的方差是隨著同步次數(shù)減小且收斂的。同時(shí)本文中基于不對(duì)稱雙向傳輸機(jī)制的時(shí)鐘同步方案所到達(dá)的時(shí)鐘精確優(yōu)于對(duì)稱傳輸延遲的時(shí)鐘同步方案。4.研究基于高斯隨機(jī)延遲模型的時(shí)鐘同步問(wèn)題。在基于分子擴(kuò)散作用的分子通信系統(tǒng)中,提出一種高斯隨機(jī)延遲模型,設(shè)計(jì)雙向傳輸機(jī)制,來(lái)研究分子通信中的時(shí)鐘同步。首先,為了消除未知參數(shù)的干擾,采用算數(shù)運(yùn)算將兩個(gè)隨機(jī)變量轉(zhuǎn)化為一個(gè)隨機(jī)變量;然后,采用最大似然估計(jì)算法推導(dǎo)出閉合式的相對(duì)時(shí)鐘偏差和相對(duì)時(shí)鐘速率表達(dá)式;最后,分析這兩個(gè)估計(jì)量的收斂性和克拉美羅下界。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明本文估計(jì)量的有效性。
【關(guān)鍵詞】：納米網(wǎng)絡(luò) 分子通信 時(shí)鐘同步 最大似然估計(jì)
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN91
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題研究的背景和意義13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況15-19
• 1.2.1 發(fā)展歷史現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀評(píng)述16-19
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4 論文章節(jié)安排20-23
• 第二章 分子通信中數(shù)字基帶調(diào)制方案分析23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 分子通信模型23-25
• 2.3 數(shù)字基帶調(diào)制方案25-30
• 2.3.1 實(shí)例分析25-26
• 2.3.2 仿真實(shí)現(xiàn)26-30
• 2.4 調(diào)制方案分析和討論30-34
• 2.5 結(jié)論34-35
• 第三章 納米機(jī)器之間時(shí)鐘偏差量的最大似然估計(jì)35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 系統(tǒng)模型概述35-37
• 3.3 最大似然估計(jì)算法37-40
• 3.4 克拉美羅下界40-42
• 3.5 仿真結(jié)果分析42-45
• 3.6 結(jié)論45-46
• 第四章 基于逆高斯傳輸延遲模型的時(shí)鐘同步技術(shù)46-63
• 4.1 引言46
• 4.2 分子通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介46-48
• 4.2.1 物理模型簡(jiǎn)介46-48
• 4.2.2 隨機(jī)延遲模型48
• 4.3 不對(duì)稱的雙向傳輸機(jī)制48-54
• 4.3.1 對(duì)參數(shù)μ,λ,d 的估計(jì)51-52
• 4.3.2 對(duì)時(shí)鐘偏差θ和時(shí)鐘速率β的估計(jì)52-54
• 4.4 參數(shù)收斂性分析54-55
• 4.5 仿真實(shí)驗(yàn)分析55-62
• 4.5.1 仿真參數(shù)選擇56-57
• 4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析57-62
• 4.6 結(jié)論62-63
• 第五章 基于高斯傳輸延遲的時(shí)鐘同步技術(shù)63-79
• 5.1 引言63
• 5.2 系統(tǒng)模型63-65
• 5.3 最大似然估計(jì)算法65-68
• 5.4 收斂性分析68-69
• 5.4.1 確定性68-69
• 5.4.2 致密度69
• 5.4.3 連續(xù)性69
• 5.4.4 主導(dǎo)性69
• 5.5 克拉美羅下界69-71
• 5.6 仿真實(shí)驗(yàn)和分析71-78
• 5.7 結(jié)論78-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-90
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文90-92
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所作的項(xiàng)目及獲得獎(jiǎng)勵(lì)92-93
• 致謝93

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