The Crossover-Distance for ISI-Correcting Decoding of Convolutional Codes in Diffusion-Based Molecular Communications
在基于扩散的分子通信中，由于分子的随机运动、无序到达和不可分辨性，码间干扰（ISI）是导致系统性能下降的重要原因。本文提出了一种新的度量方法--交叉距离来度量接收比特序列与可能发送比特序列之间的距离。提出了一种新的基于交叉距离的常规码译码方案，可显著提高通信可靠性。理论分析表明，该译码算法对信息比特提供了近似最大似然估计。数值结果表明，与未编码的系统和一些现有的信道编码相比，所提出的卷积码提供了良好的性能相同的吞吐量。
2018-12-29 cs.IT math.IT
Run-Length-Limited ISI-Mitigation (RLIM) Coding for Molecular Communication
University of Cambridge（剑桥大学）；Koç University（科奇大学）
RLIM通过限制运行长度编码和优化解码器提升分子通信中符号间干扰的可靠性，实现更低的比特误码率性能。
2026-01-28 cs.IT math.IT
Low-Complexity Run-Length-Limited ISI-Mitigation (RLIM) Codes for Molecular Communication
University of Cambridge（剑桥大学）；Koç University（科奇大学）
本文提出了一种低复杂度的RLIM码，通过覆盖排名框架和恒定重量计数减少存储需求，提升分子通信的误码率性能。
2026-09-15 cs.IT math.IT
Bounds on the Capacity of ASK Molecular Communication Channels with ISI
目前已有几篇关于将加性逆高斯噪声（AIGN）模型用于分子通信信道中随机渡越时间的研究。随机性总是会导致MC中的符号间干扰（ISI），这是一个很大程度上被忽略或简化的问题。在本文中，我们推导出一个上限和两个下限的MC基于幅度移键控（ASK）存在ISI。对Blahut-Arimoto算法~（BAA）进行了改进，使其能求出传输符号的输入分布，以最大化下界。我们的结果表明，在宽的参数值的界限是接近的。
2015-08-29 cs.ET cs.IT math.IT
Performance Analysis and ISI Mitigation with Imperfect Transmitter in Molecular Communication
针对非理想 MoSK 发射机因储库不纯而释放混合分子导致的 ISI，本文分析接收机特性并提出基于不同分子比值的检测方法，理论与仿真验证了其性能及能量成本的影响。
2024-04-03 cs.IT math.IT
Identification over Poisson ISI Channels: Feedback and Molecular Applications
本文研究了具有码间干扰的离散时间Poisson信道上的确定性识别（DI）问题，改进了功率约束下DI容量的上界，并首次给出了确定性反馈识别（DIF）的构造性下界，推动了分子通信在生物医学系统中的应用。
2025-04-29 cs.IT math.IT
Nonlinear Trellis Description for Convolutionally Encoded Transmission Over ISI-channels with Applications for CPM
在本文中，我们提出了一个匹配解码方案的卷积编码传输码间干扰（ISI）信道，并设计了一个非线性网格描述。作为一个应用程序，我们表明，对于编码的连续相位调制（CPM）使用非相干接收器的状态的超级网格的数量可以显着减少通过匹配的非线性网格编码器。
2012-08-01 cs.IT math.IT
A Novel Time-Based Modulation Scheme in Time-Asynchronous Channels for Molecular Communications
针对具有漂移的扩散分子通信系统，在时间异步信道中提出了一种新的时基调制方案。基于这种调制方案，我们证明了信息分子到达时间的样本方差近似服从非中心卡方分布。根据其条件概率密度函数（PDF），推导了在有或无背景噪声的信道环境下，基于最大似然（ML）检测的异步接收机设计。由于所提出的方案可以应用于传输多个信息分子的情况下，仿真结果表明，误码率（BER）性能的提高与释放的信息分子的数量的增加。此外，当背景噪声是不可忽略的，我们提出的异步方案优于异步调制技术的基础上的两个连续释放的信息分子之间的时间编码信息。
2019-05-30 cs.IT math.IT
ISI-Aware Code Design: A Linear Approach Towards Reliable Molecular Communication
本文针对扩散分子通信中的码间干扰问题，提出了ZPZS、ZP和LOZP等线性信道码，通过控制码字中bit-1的位置与密度来提升系统可靠性与码率。
2025-06-30 cs.IT math.IT
Belief-Adaptive MAP Detection for Molecular ISI Channels with Heteroscedastic Noise
Bogazici University（博阿齐奇大学）；Yonsei University（延世大学）
本文提出基于信念适应的 BA-MAP 和 Soft BA-MAP 检测方法，用于分子 ISI 频率通道中异方差噪声的检测，通过自适应阈值和混合对数似然比提升检测性能。
2026-08-04 cs.ET cs.IT math.IT
Delay Alignment Modulation: Enabling Equalization-Free Single-Carrier Communication
本文提出了一种新的宽带传输技术，称为延迟对齐调制（DAM），它使低复杂度的均衡免费的单载波通信，而不会受到符号间干扰（ISI）。DAM的关键思想是在发射机侧故意为承载信息的符号引入适当的延迟，使得在时间色散信道上传播之后，所有多径信号分量将同时且建设性地到达接收机。我们首先表明，通过应用DAM的基本多输入单输出（MISO）通信系统，ISI免费加性高斯白噪声（AWGN）系统可以得到简单的迫零（ZF）波束形成。此外，更一般的DAM方案进行了研究与ISI最大比传输（MRT）和ISI最小均方误差（MMSE）波束形成。仿真结果表明，当信道稀疏或天线尺寸较大时，DAM不仅以较低的复杂度解决了正交频分复用（OFDM）面临的峰均功率比（PAPR）高、带外辐射（OOB）严重、易受载波频偏（CFO）影响等问题，而且由于保护间隔开销的节省而实现了更高的频谱效率。
2022-01-07 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Modulation Technique for Diffusion-based Molecular Communication in Nanonetworks
基于扩散的纳米网络分子通信是一种新兴的通信模式，它使纳米机器能够通过使用分子作为信息载体进行通信。对于这样的通信模式，由于其固有的简单性和实用性，集中移位键控（CSK）已被认为是用于调制信息符号的最有前途的技术之一。然而，CSK调制的后续信息符号可能由于每个调制符号的分子到达接收器纳米机器所花费的随机时间量而彼此干扰。为了减轻CSK带来的码间干扰问题，提出了一种新的调制技术Zebra-CSK。所提出的Zebra-CSK在CSK调制的分子信号中添加抑制剂分子以选择性地抑制ISI引起的分子。我们新开发的概率分析模型的数值结果表明，Zebra-CSK不仅提高了分子通道的容量，而且降低了在接收器纳米机器上观察到的符号错误概率。
2014-01-17 cs.IT math.IT
On Hybrid MoSK-CSK Modulation based Molecular Communication: Error Rate Performance Analysis using Stochastic Geometry
在分子通信系统中，使用多个发射机和接收机可以提高数据传输速率。在仅使用单一类型分子的分子多输入多输出（MIMO）系统中，目的地处的性能受到符号间干扰（ISI）、链路间干扰（ILI）和多用户干扰（MUI）的限制。这项工作提出了一种新的混合调制系统与多个发射器和接收器，使用不同类型的分子，以消除ILI。此外，为了提高所提出的系统在ISI和MUI下的数据率，在每个发射机-接收机对之间使用Mary CSK调制方案。本文将发射机在三维空间中的随机位置建模为齐次泊松点过程（HPPP）。使用随机几何工具，推导出上述情况下的符号错误概率的解析表达式。最后，所提出的系统的性能进行了比较，使用不同的现有调制方案，如开关键控（OOK），二进制浓度移位键控（BCSK）和四重浓度移位键控（QCSK）开发几个重要的见解。
2019-04-22 cs.IT math.IT
ISI-Mitigating Character Encoding for Molecular communications via Diffusion
针对扩散分子通信中的码间干扰问题，提出一种基于 Huffman 编码与字符熵的码本生成及接收端纠错方法，并通过分析和实时实验证明其可降低字符错误率。
2023-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
A Unifying Model for External Noise Sources and ISI in Diffusive Molecular Communication
本文考虑了外部噪声源的影响，包括干扰发射机，扩散分子通信系统，其中的影响是测量的噪声分子的数量预计将在一个被动接收器。噪声，多用户干扰和符号间干扰的统一模型，在某些情况下，干扰可以近似为一个噪声源，连续发射。该模型包括对流和分子降解的存在。时变和渐近的影响，推导出一系列的特殊情况下，其中一些促进封闭形式的解决方案。仿真结果表明的准确性的表达式推导出的连续发射的噪声源的影响，并显示如何近似符号间干扰作为噪声源可以简化加权和检测器的预期误码概率的计算。
2014-07-07 cs.IT math.IT
Multi-User Delay Alignment Modulation for Millimeter Wave Massive MIMO
延迟对齐调制（DAM）是一种新型的宽带通信技术，它利用毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的高空间分辨率和多径稀疏性来抑制符号间干扰（ISI），而不依赖于信道均衡或多载波传输等传统技术。在本文中，我们扩展DAM技术的多用户毫米波大规模MIMO通信系统。我们首先提供渐近分析表明，当基站（BS）天线的数量远大于信道路径的总数，DAM是能够消除ISI和用户间干扰（IUI）与简单的延迟预补偿和每路径为基础的最大比传输（MRT）波束成形。然后，我们研究了一般的多用户DAM设计，考虑在每路径的基础上，即MRT，迫零（ZF）和正则化迫零（RZF）的三个经典的发射波束成形策略。仿真结果表明，多用户DAM可以显着优于基准单载波ISI缓解技术，只使用每个用户的最强信道路径。
2022-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Survey on Modulation Techniques in Molecular Communication via Diffusion
这篇综述论文的重点是分子通信的调制方面，这是一个新兴领域，专注于构建将数据嵌入化学信号的生物启发系统。设计这些系统的主要挑战是如何将信息编码和调制到化学信号上，以及如何设计一种接收器，该接收器可以从目的地观察到的损坏的化学信号中检测和解码信息。在本文中，我们专注于通过扩散系统的分子通信的调制设计。在这些系统中，化学信号利用扩散（可能由流动辅助）从发射器传输到接收器。本教程介绍了最近的进展，调制和解调方案的分子通信通过扩散。我们比较了五种不同的调制类型：基于浓度，基于类型，基于时间，空间和高阶调制技术。给出了每种调制方案的端到端系统设计。此外，在文献中使用的关键指标，以评估这些技术的性能也被提出。最后，我们提供了一个数字比特出错率比较突出的调制技术，使用分析模型。我们关闭的关键开放问题和未来的研究方向，通过扩散系统的分子通信设计的讨论教程。
2020-12-28 cs.ET cs.IT math.IT
Information Rates of ASK-Based Molecular Communication in Fluid Media
本文研究了流体介质中分子通信的容量，其中信息被编码在一个时隙中传输的分子数（幅移键控）。分子的传播受随机布朗运动的支配，并且通信通常受到符号间干扰（ISI）的影响。我们首先考虑ISI可以忽略不计的情况，并分析所得到的离散无记忆分子通道的容量和每单位成本的容量以及可能的实际约束的效果，例如每次传输的峰值和/或平均传输分子数的限制。在一个受约束的峰值分子发射的情况下，我们表明，随着时隙持续时间的增加，实现每个通道使用的容量从二进制输入转换到离散的均匀分布的输入分布。在本文中，我们还分析了ISI的影响。最重要的是，我们占的相关性，ISI引起信道输出符号之间。我们推导出一个上限和两个下限的能力，在这种情况下。使用扩展的Blahut-Arimoto算法得到的输入分布，我们最大限度地提高了下界。我们的结果表明，在很宽的参数值范围内，边界是接近的。
2015-11-22 cs.IT math.IT
Power Control for ISI Mitigation in Mobile Molecular Communication
在移动分子通信（MC）中，符号间干扰（ISI）可以通过功率控制来减轻，这需要精确估计从发射机到接收机的距离。我们提出了两种基于二进制浓度移位键控（BCSK）的功率控制策略，即基于距离的BCSK功率控制（BCSK-d）和结合距离和通道中残留分子的BCSK功率控制（BCSK-d-RM）。从比特出错率、平均比特能量消耗和最佳检测门限等方面分析了BCSK-d和BCSK-d-RM的性能。仿真结果表明，BCSK-d-RM和BCSK-d在不同的传输距离和传输分子数下，其误码率优于BCSK。由于BCSK-d-RM具有较高的性能，而BCSK-d具有较低的复杂度，这些方案提出了一个有用的设计折衷移动MC。
2020-08-27 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity of the Joint Time and Concentration Modulation for Molecular Communications
大多数基于扩散的分子通道由于扩散环境的结构而遭受低信息容量。为了解决这个问题，本文研究了基于扩散的分子通信的能力，利用时间和浓度水平的释放分子的信息传递。发射器在其中一个子间隔中释放分子，其浓度水平均由输入数据确定，因此应用联合时间和浓度（JTAC）调制。在接收器处的等于符号周期的观察时间被划分为一些子间隔，不一定等于发射器中的子间隔的数量，并且对每个子间隔中接收到的分子的数量进行计数。我们提出了三个实用的方案，这取决于接收器如何使用计数的子间隔中的分子的数量，并找到在每种情况下的容量的下限。此外，对称的Kullback-Liebler（KL）的分歧度量被用来获得一个可计算的上限上的JTAC信道容量。最后，Blahut-Arimoto算法被用来计算的容量数值，并确定如何严格推导出的界限。我们的数值结果表明，我们的边界是紧的，特别是在高扩散系数的环境。与传统的基于浓度的调制和基于定时的调制相比，改进也被证明。
2020-06-24 cs.IT math.IT
Stable Distributions as Noise Models for Molecular Communication
在这项工作中，我们考虑基于扩散的分子通信定时通道。基于三种不同的调制技术，即，i）调制信息粒子的释放定时，ii）调制相同类型的两个连续信息粒子之间的时间，以及iii）调制不同类型的两个连续信息粒子之间的时间。我们表明，每个通道可以表示为一个加性噪声通道，其中噪声如下的稳定分布的子类之一。我们提供的噪声项的概率密度函数的表达式，和概率密度函数和累积密度函数的数值计算。我们还表明，尾部比高斯分布，如预期的那样长。
2015-12-07 cs.IT math.IT
Novel Modulation Techniques using Isomers as Messenger Molecules for Molecular Communication via Diffusion
在本文中，我们提出了新的调制技术，使用异构体作为信使分子的纳米通信通过扩散。为了评估可实现的速率性能，我们比较了所提出的技术与基于浓度和基于分子类型的方法。分析和数值结果证实，所提出的调制技术实现更高的数据传输速率性能比传统的胰岛素为基础的概念。
2012-01-03 cs.CE cs.IT math.IT
ISI Mitigation Techniques in Molecular Communication
分子通信是利用分子传递信息的一个新的通信领域。在所提出的方法中，通过扩散的分子通信（MCvD）是特别有效的。MCvD中的主要挑战之一是码间干扰（ISI），其抑制高数据率下的通信。此外，在纳米尺度上，能源效率成为一个重要问题。在解决这些问题之前，必须计算接收信号的预定阈值以做出决定。在本文中，提出了一种分析技术来确定最佳阈值，而在文献中，这些阈值一般是经验计算。由于本文的主要目标是建立一个MCvD系统，适用于工作在高数据率，而不牺牲质量，新的调制和滤波技术，提出了减少ISI的影响，提高能源效率。作为一种基于发射机的解决方案，提出了一种用于MCvD的调制技术，即分子跃迁频移键控（MTSK），以便通过抑制ISI来提高数据率。此外，为了能量效率，提出了利用残余分子的功率调节技术。最后，作为基于接收机的解决方案，提出了一种新的能量有效的判决反馈滤波器（DFF）作为替代的解码器，如最小均方误差（MMSE）和判决反馈均衡器（DFE）。在出错率方面比较了DFF均衡器和MMSE均衡器的误码性能，并得出结论，DFF由于其较低的计算复杂性，在能量效率方面可能更具优势。
2014-10-30 cs.ET cs.IT math.IT
Single-Carrier Delay Alignment Modulation for Multi-IRS Aided Communication
本文将DAM用于多IRS辅助宽带通信，提出基于路径的MRT、ZF和MMSE波束赋形与相移联合设计，证明其在频谱效率、BER和PAPR上优于OFDM。
2023-08-17 cs.IT math.IT
Enhanced Modulation Technique for Molecular Communication: OOMoSK
纳米网络中的分子通信是一种新兴的通信范式，其中分子被用作信息载体。浓度位移键控（CSK）和分子位移键控（MoSK）在中短程分子纳米网络中得到了广泛的研究。据观察，MoSK优于CSK。然而，MoSK需要不同类型的分子进行编码，这使得发射器和接收器复杂。我们提出了一种调制方案，称为开-关MoSK（OOMoSK），其中，分子被释放的信息位1和0没有分子被释放。所提出的方案具有减少的用于编码的分子类型的数量。数值结果表明，该方案提高了信道容量和符号出错率（SER）。
2014-11-12 cs.ET cs.IT math.IT
Low Complexity Decoding for Punctured Trellis-Coded Modulation Over Intersymbol Interference Channels
如Ungerboeck在1976/1983年引入的经典网格编码调制（TCM）使用与每个PAM符号具有一位冗余的未编码传输相比具有两倍基数的信号星座，即，当$2^{n}$表示信号星座的基数时，应用具有速率$\frac{n-1}{n}$的码。因此，原始方法仅包括整数传输速率，即，此外，当在符号间干扰（ISI）信道上发送时，最佳解码方案将联合地执行信道码的均衡和解码。在本文中，我们允许通过打孔的卷积码（CC）的TCM方案是基于的速率调整。在这种情况下，一个非平凡的映射的输出符号的CC信号点的结果在一个时变网格。我们提出了一种有效的技术，集成到这个网格的ISI通道，并表明，计算复杂性可以显着降低通过减少状态序列估计（RSSE）算法的时变网格。
2013-12-05 cs.IT math.IT
Diffusion Based Nanonetworking: A New Modulation Technique and Performance Analysis
在这封信中，我们提出了一个新的分子调制方案的纳米网络。为了评估该计划，我们引入了一个更现实的系统模型的分子传播和传播过程的泊松分布的基础上。我们推导出我们提出的方案以及先前介绍的方案，包括浓度和分子移位键控调制的错误概率，考虑到先前解码的符号的错误传播效应。由于在我们的方案中，当前符号的解码不依赖于先前传输和解码的符号，因此我们不会遇到错误传播;因此，正如我们的数值结果所示，所提出的方案优于先前引入的方案。然后，我们介绍了一个一般的分子通信系统，并使用信息理论的工具来推导其错误概率的基本限制。
2012-09-25 cs.IT math.IT
A Concentration-Time Hybrid Modulation Scheme for Molecular Communications
显著的符号间干扰（ISI）挑战了通过扩散实现可靠的、高数据速率的分子通信。本文提出了一种基于脉冲位置和集中度的混合调制方法来抑制码间干扰。通过利用时间维度，分子浓度和位置调制（MCPM）相对于常规的基于浓度和位置的调制增加了可实现的数据率。此外，与多分子方案不同，该混合方案采用单分子类型，因此简化了收发器实现。在本文中，提出的调制的最佳序列检测器，以及降低复杂度的检测器（两阶段，位置浓度检测器，TPCD）。提出了一种基于TPCD检测器的易于处理的代价函数，并用于优化混合调制方案的设计。此外，MCPM-TPCD系统的误差的近似概率推导出，并示出相对于模拟性能是紧密的。数值上，MCPM在低传输功率和高比特率制度下显示出优于标准浓度和基于脉冲位置的方案的改进性能。此外，MCPM提供了针对同步错误的增强的鲁棒性。
2021-04-20 cs.ET cs.IT math.IT
Delay-Doppler Alignment Modulation for Spatially Sparse Massive MIMO Communication
本文提出延迟-多普勒对齐调制（DDAM），将延迟对齐调制扩展到时变MIMO信道，通过延迟-多普勒补偿和路径波束成形消除多普勒效应，实现无ISI传输，并优化频谱效率。
2023-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Higher Order Derivative-Based Receiver Pre-processing for Molecular Communications
虽然经由扩散的分子通信经历显著的符号间干扰（ISI），但是最近的工作表明ISI可以经由实现脉冲变窄的时间微分预处理来减轻。在这里，该方法被推广到高阶微分。ISI缓解和噪声放大之间的基本权衡的特点，示出存在的最佳导数阶，最大限度地减少比特出错率（BER）。理论分析的BER和信号与干扰加噪声比提供，导数阶数优化问题的阈值为基础的检测器提出并解决。对于更复杂的检测器，利用窗口存储器，它示出的衍生物预处理可以大大减少所需的窗口的大小。大量的数值结果证实了理论推导的准确性，通过导数预处理的性能增益超过其他方法和最佳导数阶数的影响。导数预处理提供了一种低复杂度/高性能的方法，用于以增加的传输功率为代价来减少ISI，以减少噪声放大。
2021-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity of Level and Type Modulation in Molecular Communication with Ligand Receptors
在本文中，我们考虑细菌点对点通信问题的一个发送器和一个接收器，考虑配体受体结合过程。最常研究的信号传导模型，称为水平情景（LS），使用一种具有不同浓度水平的分子进行信号传导。另一种方法是采用具有单一浓度水平的多种类型的分子，称为类型方案（TS）。我们调查的配体受体的能力的角度来看，这两种情况之间的权衡。为此，我们使用数值算法的能力进行评估。此外，我们推导出一个上限的配体受体的能力使用二项式通道（BIC）模型使用对称化Kullback-Leibler（KL）分歧。当环境噪声可忽略时，也得到了一个下界。最后，我们分析了阻断受体的不同类型的分子的影响，提出了一个新的马尔可夫模型中的多类型的信号。
2015-04-16 cs.IT math.IT
Integrated Sensing and Communication with Delay Alignment Modulation: Performance Analysis and Beamforming Optimization
延迟对准调制（DAM）最近已经被提出来实现可操纵的信道延迟扩展以用于高效的单载波或多载波通信。特别地，利用完美的延迟对准，即使利用单载波（SC）传输也可以消除符号间干扰（ISI），而不依赖于复杂的信道均衡。DAM的核心思想是延迟预补偿和基于路径的波束形成，使得所有多径信号分量可以同时到达接收机并且相长地叠加，而不是引起有害的ISI。与经典的正交频分复用（OFDM）传输相比，DAM使能的SC通信具有几个吸引人的优点，包括低峰均功率比（PAPR）和对多普勒频移的高容忍度，这使得DAM也吸引雷达感测。因此，在本文中，DAM的通感一体化（ISAC）系统进行了研究。首先研究了无ISI SC通信和雷达感知的输出信噪比（SNR），然后推导了基于DAM感知的模糊函数（AF）和综合旁瓣比（ISR）的闭合表达式。此外，我们研究了基于DAM的ISAC的波束形成设计问题，以最大化通信SNR，同时保证感知SNR和ISR方面的感知性能。最后，我们提供了性能比较DAM和OFDM ISAC，它表明，DAM信号可以实现更好的通信和感知性能，由于其低PAPR，减少保护间隔开销，以及更高的容忍多普勒频移。仿真结果显示了DAM在ISAC中的巨大潜力。
2022-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Detection Interval for Absorbing Receivers in Molecular Communication Systems with Interference
我们考虑一个分子通信系统，包括一个发射机，一个吸收接收机，和一个干扰源。假设幅度调制，我们分析的检测间隔，这是在一个传输符号间隔内的时间，在此期间，接收器是积极的吸收和检测携带信息的分子的数量的位出错率（BER）的依赖。然后，我们提出了有效的算法来确定最佳的检测间隔，最大限度地减少BER的分子通信系统假设没有符号间干扰（ISI）。模拟和数值评估提供了突出进一步的见解，最佳的结果。例如，我们证明了最佳检测间隔可以是非常小的传输符号间隔相比。此外，我们的数值计算结果表明，显着的BER改善，实现了通过使用最佳的检测间隔系统没有和有ISI。
2020-05-03 cs.IT math.IT
Communication System Design and Analysis for Asynchronous Molecular Timing Channels
提出了两种新的分子定时（MT）通道异步调制技术。一种是基于在不可区分的信息粒子的两个连续释放之间的时间上调制信息，另一种是基于使用可区分的粒子。为了进行比较，我们考虑同步调制方案，其中信息在释放时被编码，并从粒子到达时被解码。我们表明，所有这三种调制技术的结果，可以建模为一个加性噪声信道的系统，我们推导出的噪声的概率密度函数的表达式。接下来，我们专注于二进制通信，并推导出相关的最佳检测规则为每个调制。由于与这些调制相关的噪声具有无限的方差，几何功率被用作噪声功率的度量，并且我们推导出每个调制方案的几何SNR（G-SNR）的表达式。数值计算表明，对于这些系统的误比特率（BER）是恒定的在一个给定的G-SNR，类似于在加性高斯噪声信道中的BER和SNR之间的关系。我们还证明了基于两个可区分的粒子的异步调制可以实现接近同步调制方案的BER性能。
2018-12-08 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Axis Concentration Modulation for Mobile Molecular Communication Systems
South Asian University（南亚大学）；IIT Kanpur（印度理工学院坎普尔分校）
本文提出多轴浓度调制方法，通过多维星座空间提升动态分子通信系统的频谱效率和可靠性。
2026-03-09 cs.ET cs.IT math.IT
Channel Estimation for Delay Alignment Modulation
本文针对延迟对齐调制（DAM）在实际应用中需要发射端CSI的问题，提出一种基于块正交匹配追踪（BOMP）算法的高效信道估计方法，利用信道向量的块稀疏性以低训练开销有效获取CSI，使基于估计CSI的DAM性能逼近完美CSI的理想情况。
2023-03-31 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis and Design of Multi-Hop Diffusion-Based Molecular Communication Networks
在本文中，我们考虑了一个多跳分子通信网络组成的一个纳米发射器，一个纳米接收器，和多个纳米收发器作为中继。我们考虑了三种不同的中继方案，以提高基于扩散的分子通信的范围。在第一种方案中，在多跳网络的每一跳中利用不同类型的信使分子。在第二种和第三种方案中，我们假设两种类型的分子和一种类型的分子在网络中使用，分别。我们确定自干扰，后向符号间干扰（后向ISI），和前向ISI的性能限制的影响，第二和第三中继方案。此外，我们考虑两种中继模式类似于在无线通信系统中使用的，即全双工和半双工中继。我们提出了适应的决策阈值作为一种有效的机制，以减轻自干扰和后向ISI在中继全双工和半双工传输。我们推导出封闭形式的表达式预期的端到端的错误概率的网络考虑三个中继方案。此外，我们推导出封闭形式的表达式的最佳数量的分子释放的nanotransmitter和最佳检测阈值的nanoreceptor的预期错误概率最小化的每一跳。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Novel Modulation Techniques using Isomers as Messenger Molecules for Nano Communication Networks via Diffusion
在本文中，我们提出了三种新的调制技术，即，基于浓度、基于分子类型和基于分子比率，使用异构体作为信使分子通过扩散用于纳米通信网络。为了评估可实现的速率性能，我们比较了所提出的技术与传统的胰岛素为基础的概念在实际情况下。分析和数值结果证实，建议的调制技术，使用异构体实现更高的数据传输速率性能（最大7.5 dB的信噪比增益）比胰岛素为基础的概念。我们还调查信使的大小和调制阶数之间的权衡，并提供从几个可能的候选人选择的指导方针。
2012-07-31 cs.IT math.IT q-bio.QM
Diffusive Molecular Communications with Reactive Molecules: Channel Modeling and Signal Design
本文重点介绍了分子通讯（MC）系统使用两种类型的信号分子，可能参与一个可逆的双分子反应的通道。研究这些MC系统的动机是它们可以实现建设性和破坏性信号叠加的概念，这导致了有利的特性，如符号间干扰（ISI）的减少和避免环境污染，由于连续释放的信号分子进入通道。这项工作首先提出了一个一般的制定二进制调制方案，采用两种类型的信号分子，并提出了几种调制方案的特殊情况。此外，考虑了两种类型的接收器：能够观察两种类型的信号分子的接收器（2TM），以及仅可以观察一种类型的信号分子的更简单的接收器（1TM）。对于这两个接收器，最大似然（ML）检测器一般二进制调制的假设下，检测器具有完美的知识的ISI引起的序列。此外，提出了两种不同复杂度的次优检测器，即采用ISI引起序列的估计的基于ML的检测器和忽略ISI影响的检测器。建议的检测器，除了忽略ISI的2TM接收机的检测器，需要所考虑的MC系统的信道响应（CR）的知识。此外，CR需要用于所有提议的检测器的性能评估。然而，推导具有反应性信号分子的MC系统的CR是具有挑战性的，因为描述反应扩散机制的基本偏微分方程是耦合的和非线性的。因此，我们开发了一种算法，有效地计算CR，并通过基于粒子的模拟验证其准确性。
2019-07-22 cs.ET cs.IT math.IT
Capacity of Molecular Channels with Imperfect Particle-Intensity Modulation and Detection
介绍了粒子强度通道（PIC）作为分子通信系统的模型，并描述了该系统的最佳输入分布和容量限制的特性。在PIC中，发送器基于释放的粒子的数量以给定持续时间的符号对信息进行编码，并且接收器基于在符号间隔期间检测到的粒子的数量对消息进行检测和解码。在该通道中，发射器可能无法精确控制释放的颗粒数量，并且接收器可能无法检测到到达的所有颗粒。我们证明了这个通道的最佳输入分布总是具有质量点为零和可以释放的粒子的最大数量。然后，我们考虑扩散粒子运输，推导出的容量表达式时，输入分布是二进制的，并显示条件下，二进制输入是实现容量。特别是，我们证明了当发射机不能以高速率产生粒子时，最佳输入分布是二进制的。
2017-05-22 cs.ET cs.IT math.IT
ISI-Aware Modeling and Achievable Rate Analysis of the Diffusion Channel
通过扩散的分子通信（MCvD）的可实现速率的分析继承了由于其性质的复杂性：MCvD信道具有记忆性，并且信号的厚尾导致符号间干扰（ISI）。因此，使用香农的信道容量公式的无记忆信道是不适合的MCvD信道。相反，必须考虑更一般的可达速率公式和系统模型，以准确地进行此分析。在这封信中，我们提出了一个有效的ISI感知MCvD建模技术在3-D介质和适当的分析可达到的速率。
2016-06-27 cs.ET cs.IT math.IT
Towards High Data-Rate Diffusive Molecular Communications: Performance Enhancement Strategies
扩散分子通信（DiMC）由于其简单性和能量效率，最近作为纳米到微米和宏观尺度通信的候选者而受到关注。由于信号传播仅由布朗运动机制实现，DiMC面临严重的符号间干扰（ISI），这限制了可靠和高数据率通信。在此，最近的文献对DiMC性能增强策略进行了调查，确定了关键的研究方向。信令设计和相关的设计约束。经典的和新颖的收发器的设计进行了审查，重点对ISI缓解和性能复杂性权衡的方法。关键参数估计策略，如同步和信道估计被认为是与异步和定时误差鲁棒接收机方法。最后，在DiMC的上下文中的源和信道编码。
2021-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Detection Interval for Diffusion Molecular Communication: How Long is Enough?
分子通信在未来的医学应用中发挥着关键作用，包括检测，分析和解决传染病爆发。克服符号间干扰（ISI）是分子通信系统设计中的关键挑战之一。在本文中，我们提出了优化的检测间隔，以最大限度地减少ISI的影响，同时确保准确检测发送的信息符号，这是适合于吸收和被动接收机。为了便于处理，基于信干差（SID）和信干噪幅度比（SINAR），提出了一种改进的SINAR（mSINAR）方法，用于测量可变检测间隔下分子通信系统的出错率（BER）性能。此外，我们推导出封闭形式的最佳检测间隔。使用仿真结果，我们表明，我们提出的mSINAR方案的BER性能优于竞争计划，并实现类似的性能，通过穷举搜索找到的最佳间隔。
2022-04-19 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rate Region and Path-Based Beamforming for Multi-User Single-Carrier Delay Alignment Modulation
本文研究多用户毫米波大规模MIMO中的延迟对齐调制技术，通过延迟预补偿和基于路径的波束成形消除符号间干扰和用户间干扰，刻画可达速率区域并提出三种低复杂度波束成形策略，仿真验证其相比OFDM具有更高频谱效率和更低峰均比。
2023-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Decision-Feedback Detection for Bidirectional Molecular Relaying with Direct Links
在本文中，我们考虑两个基于扩散的分子收发器（生物节点）之间的双向中继。与现有文献相反，我们将节点之间的直接扩散链接的效果，并利用它来提高性能。假设在中继网络编码类型的操作，我们设计了一种检测策略，基于最大似然原理，结合从中继接收到的信号，从直接链路接收到的。同时，由于基于扩散的分子通信信道的特征在于高符号间干扰（ISI），我们利用决策反馈机制来减轻其影响。仿真结果表明，所提出的设置，包括直接链路可以实现显着的改善，在错误的性能比传统的检测方案，不利用直接链路和/或不试图减轻ISI的影响。
2022-07-21 cs.IT cs.SY eess.SP
