Thermodynamic Properties of Molecular Communication
在本文中，我们考虑的能量成本的通信使用分子通信。在一个简化的情况下，我们表明，在朗道原理的能量约束可以实现，这意味着分子通信可以接近基本的热力学极限。
2018-05-09 cs.IT math.IT
Large Language Models and Artificial Intelligence Generated Content Technologies Meet Communication Networks
本文从双重角度全面调查了AIGC与LLM在通信网络中的融合及相互促进，探讨了应用与挑战，旨在深化对下一代智能通信网络的理解。
2024-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
IEEE 802.11bd & 5G NR V2X: Evolution of Radio Access Technologies for V2X Communications
随着人们对自动驾驶汽车的兴趣日益浓厚，开发能够实现可靠和低延迟车辆通信的无线电接入技术（RAT）已变得至关重要。专用短程通信（DSRC）和蜂窝V2X（C-V2X）是能够支持第一天车辆应用的两种当今技术。然而，这些RAT无法支持许多先进车辆应用的通信要求，这些应用被认为是实现完全自主车辆的关键。DSRC和C-V2X都在进行广泛的增强，以支持具有高可靠性、低延迟和高吞吐量要求的先进车辆应用。这些RAT演进--用于DSRC的IEEE 802.11bd和用于C-V2X的NR V2X--可以补充当今的车辆传感器，实现自动驾驶。在本文中，我们简要介绍了两个当今的车载RAT。在这样做时，我们强调他们无法保证许多先进的车辆应用的服务质量要求。然后，我们看看两个RAT的演变，即，IEEE 802.11bd和NR V2X标准，并概述其目标，描述其显著特性，并深入描述实现这些特性的关键机制。虽然IEEE 802.11bd和NR V2X都处于开发的初始阶段，但我们揭示了它们的初步性能预测，并将这两种演进的RAT与它们各自的前辈进行了比较和对比。
2019-03-26 cs.IT math.IT
Molecular communication: Physically realistic models and achievable information rates
分子通信是一种受生物学启发的通信方法，具有吸引人的微米级和纳米级器件特性。在分子通信中，通过在发射器处释放分子图案来传输消息，所述分子图案通过流体介质朝向接收器传播。在本文中，分子通信被制定为一个数学通信问题的信息论的背景下。物理现实的模型，获得了足够的抽象，让通信和信息理论家操纵。虽然在这些信道中的互信息是棘手的，我们给出了序列的上界和下界的互信息的复杂性和性能的折衷，并提出的结果来说明这些界估计真实的互信息的可行性。
2008-12-08 cs.IT math.IT
Low RF-Complexity Technologies to Enable Millimeter-Wave MIMO with Large Antenna Array for 5G Wireless Communications
针对大规模天线毫米波MIMO射频链路过多导致成本与功耗过高的问题，本文综述低射频复杂度技术，重点分析PAHP与LAHP的原理、挑战、性能及实际部署方向。
2017-10-01 cs.IT math.IT
Relaying Technologies for Smart Grid Communications
无线技术可以支持广泛的智能电网应用，包括高级计量基础设施（AMI）和需求响应（DR）。然而，当无线技术应用于智能电网时，存在许多艰巨的挑战，例如，无线覆盖和容量之间的折衷、通信的高可靠性要求以及有限的频谱资源。中继已成为解决这些问题的最有前途的候选解决方案之一。在这篇文章中，介绍了各种中继策略，以及如何提高频谱效率和覆盖范围的讨论，在基于中继的信息和通信技术（ICT）基础设施的智能电网应用。特别注意的是使用单向中继，协作波束成形，和双向中继策略。
2013-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
Intelligent Reflection Enabling Technologies for Integrated and Green Internet-of-Everything Beyond 5G: Communication, Sensing, and Security
万物互联（IoE）已逐渐被认为是未来无线网络的组成部分。在万物互联中，可能有大量各种类型的智能设备需要服务，这对无线通信、传感和安全性提出了多维度的要求。在本文中，我们将简要介绍有前途的智能反射通信（IRC）技术，包括可重新配置智能表面（RIS）和环境反向散射通信（AmBC），以支持第五代（5G）无线通信网络以外的万物互联应用需求。具体而言，我们详细阐述了IRC辅助万物互联在空间-空中-地面综合通信和绿色通信背景下的好处，这被认为是支持社会和行业未来万物互联应用的关键特征。此外，我们设想IRC辅助的通信和感知可以相互受益，并通过IRC阐明增强万物互联安全性的多种方式。数值结果有助于说明IRC在不利的保密环境中的重要性。最后，介绍了有关IRC辅助的万物互联的开放研究问题和挑战。
2022-05-06 cs.IT eess.SP math.IT
Information Theory of Molecular Communication: Directions and Challenges
分子通讯（MC）是一种利用分子作为信息载体的通讯策略，广泛应用于生物细胞。作为一个跨学科的课题，它已经被生物学家、传播理论家和越来越多的信息理论家所研究。本文的目的是特别提请MC信息理论家的注意。为此，我们首先强调了研究分子通道容量的独特数学挑战。解决这些问题需要使用已知的或开发新的数学工具。为了实现这一目标，我们回顾了主观选择现有的文献信息理论方面的分子通信。这里的重点是所使用的数学技术，而不是对特定论文的设置或建模。最后，作为一个例子，我们提出了一个具体的信息理论问题，我们的分子通信的研究动机。
2016-12-11 cs.IT math.IT
Cellular-Connected UAV: Potentials, Challenges and Promising Technologies
实现无人机（UAV）与地面飞行员/用户之间的高速率、低延迟和超可靠的无线通信对于实现其未来的大规模使用至关重要。为了实现这一目标，蜂窝连接无人机，其中用于各种应用的无人机作为新的空中用户集成到蜂窝网络中，是一种有前途的技术，最近引起了极大的关注。与传统的地面蜂窝通信相比，蜂窝无人机通信具有显著不同的特点，这给研究带来了新的挑战和机遇。在这篇文章中，我们提供了一个概述这一新兴技术，首先讨论其潜在的好处，独特的通信和频谱要求，以及新的设计考虑。然后，我们介绍了有前途的技术，使未来一代的三维（3D）异构无线网络与共存的空中和地面用户。最后，我们提出了模拟结果，以证实我们的讨论，并强调未来研究的重点方向。
2018-04-06 cs.IT math.IT
6G for Vehicle-to-Everything (V2X) Communications: Enabling Technologies, Challenges, and Opportunities
我们正处于互联自动驾驶汽车新时代的风口浪尖，它将带来前所未有的用户体验、极大改善的道路安全和空气质量、高度多样化的交通环境和用例，以及大量的高级应用。实现这一宏伟愿景需要一个显著增强的车联网（V2X）通信网络，该网络应该非常智能，能够同时支持超快速、超可靠和低延迟的海量信息交换。预计第六代（6G）通信系统将满足下一代V2X的这些要求。在这篇文章中，我们概述了一系列关键的使能技术，从一系列领域，如新材料，算法和系统架构。针对真正的智能交通系统，我们设想机器学习将在先进的车辆通信和网络中发挥重要作用。为此，我们概述了机器学习在6G车载网络中的最新进展。为了促进这一领域的未来研究，我们讨论了这些技术的优势，开放的挑战，成熟度和增强领域。
2022-05-01 cs.IT cs.NI math.IT
On the Performance of the Primary and Secondary Links in a 3-D Underlay Cognitive Molecular Communication
分子通讯通常涉及共存的链接，其中某些链接可能优先于其他链接。在这项工作中，我们考虑一个系统在三维（3-D）空间中有两个共存的通信链路，每个点发射器和全吸收球形接收器（FAR）之间，其中一个链接（称为主）优先于第二个链接（称为次级）。该系统实现了两个链接共存的认知-通信策略，这两个链接使用相同类型的分子进行信息传递。存在于同一通讯介质中的FARs之间的相互影响导致了对携带信息的分子的捕获竞争。在这项工作中，首先，我们推导出一个近似的命中概率方程的扩散限制的分子通信系统的两个不同大小的球形FAR考虑分子降解的影响。推导出的方程，然后用于在认知分子通信场景中的主链路和辅链路的性能分析。我们表明，简单的发送控制策略在二次发射机可以提高整个系统的性能。研究了分子退化和判决门限对系统性能的影响。我们还表明，系统参数需要仔细设置，以提高系统的性能。
2021-02-11 cs.IT math.IT
End-to-End Performance Optimization in Hybrid Molecular and Electromagnetic Communications
远程医疗是指利用信息和通信技术协助提供医疗信息和服务。在医疗保健应用中，医疗保健提供者和人体内期望目的地之间的高可靠通信链路在设计端到端（E2E）远程医疗系统中起着核心作用。在先进的医疗保健应用中，$\text{e.g.}$药物传递、分子通讯成为生物纳米医学应用的主要组成部分。本文研究了一种由电磁链路和分子链路组成的E2E通信链路。当身体是沟通系统的一部分时，这种范式至关重要。基于服务质量（QoS）度量，给出了分子电磁通信与无线电磁通信相结合的E2E误码率的封闭表达式。\textcolor{black}{ Next, we formulate an optimization problem with the aim of minimizing the E2E BER of the system to achieve the optimal symbol duration for EC and DMC regarding the imposing delivery time from telemedicine services.}提出的问题是解决了基于二分法的迭代算法。研究了分子通信中接收端的漂移速度、检测阈值等系统参数对系统性能的影响。数值结果表明，该方法通过选择合适的电磁和分子通信符号持续时间，获得了最小的E2E误码率。
2019-06-17 cs.IT math.IT
Antenna Array Enabled Space/Air/Ground Communications and Networking for 6G
天线阵列有着100多年的悠久历史，并随着电子和信息技术的发展而密切发展，在无线通信和雷达中发挥着不可或缺的作用。随着电子信息技术的飞速发展，全时、全域、全空间的网络服务需求呈爆炸式增长，对各种空间/空中/地面平台提出了新的通信需求。为了满足未来第六代（6 G）无线通信不断增长的需求，诸如高容量、广覆盖、低延迟和强鲁棒性，在空间/空中/地面通信网络中采用具有各种波束成形技术的不同类型的天线阵列，带来诸如可观的天线增益、复用增益和分集增益的优点是有希望的。然而，使天线阵列的空间/空中/地面通信网络提出了具体的，独特的和棘手的挑战，这引起了广泛的研究关注。本文旨在综述天线阵列使能的空间/空中/地面通信和网络领域。首先介绍了天线阵列支持的空间/空中/地面通信和网络的技术潜力和挑战。随后，天线阵列的结构和设计进行了讨论。然后，我们讨论了各种新兴技术的天线阵列，以满足新的空间/空中/地面通信系统的通信要求。在这些新兴技术的支持下，空间通信，机载通信和地面通信的不同特点，挑战和解决方案进行了审查。最后，我们提出了有前途的方向，天线阵列使空间/空中/地面通信和网络的未来研究。
2022-03-27 cs.IT eess.SP math.IT
Diffusion Based Cooperative Molecular Communication in Nano-Networks
这项工作提出了一种新的基于扩散的双相分子通信系统，其中源利用多个合作的纳米机器来提高通信的端到端可靠性。在多用户干扰的存在下，每个合作以及目的地纳米机器的奈曼-皮尔逊似然比测试。此外，为了表征上述系统的性能，推导出检测概率、单个合作目的地纳米机器处的虚警概率以及总体端到端错误概率的闭合形式表达式。仿真结果表明，与现有文献中的多输入单输出和单输入单输出分子通信方案相比，所提出的合作框架在端到端性能上有了显著的提高。
2017-10-15 cs.IT math.IT
Interplay between RIS and AI in Wireless Communications: Fundamentals, Architectures, Applications, and Open Research Problems
未来的无线通信网络有望满足前所未有的性能要求，以支持我们高度数字化和全球数据驱动的社会。为了实现我们的目标，必须克服各种技术挑战。在许多潜在的技术中，可重构智能表面（RIS）和人工智能（AI）引起了广泛的关注，从而导致了将它们用于无线通信系统的研究的激增。基于RIS的无线通信框架和AI使能技术是第六代网络的两种有前途的技术，它们相互作用和相互促进，努力共同创造一个可控、智能、可重构和可编程的无线传播环境。本文探讨了实现RIS和AI相结合的道路;具体来说，将AI技术集成到基于RIS的框架中，以最大限度地提高RIS的实用性，以促进智能无线电传播环境的实现，从浅到深的见解。本文首先介绍了区域创新系统的基本概念和基本特征，然后综述了区域创新系统的研究现状。然后，我们分析了RIS与AI结合的必然趋势。特别是，我们专注于最近的研究与AI嵌入基于RIS的架构，阐明从智能结构和系统的超材料的AI嵌入RIS辅助无线通信系统。最后，讨论了该主题的挑战和潜力。
2021-01-01 cs.IT 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
Molecular Communication with Anomalous Diffusion in Stochastic Nanonetworks
自然界中的分子通信可以将大量纳米事物纳入纳米网络中，并演示纳米事物如何通信。本文介绍了分子通信，其中发送纳米机器提供信息分子的接收纳米机器通过异常扩散通道。通过考虑时空分数扩散通道中分子浓度的随机性，导出了分子首次通过时间的解析表达式。然后，利用Fox H函数推导了第l个最近邻分子通信的二进制定时调制误码率出错率。在存在干扰分子的情况下，给出了在给定时间间隔内到达的干扰分子数量的均值和方差。使用这些统计数据，提供了用于定时调制的简单缓解方案。本文中的结果提供了网络性能的错误概率平均在一组随机距离之间的通信链路，以及一组随机FPT所造成的分子的异常扩散。这一结果将有助于设计和开发用于各种设计目的的分子通信系统。
2019-11-04 cs.IT math.IT
Design and Performance Analysis of Dual and Multi-hop Diffusive Molecular Communication Systems
这项工作提出了一个全面的性能分析的扩散为基础的直接，双跳，和多跳分子通信系统与布朗运动和漂移的存在下，如符号间干扰（ISI），多源干扰（MSI），和计数错误。最佳决策规则的推导采用似然比测试（LRT）的符号检测在每个合作以及目的地纳米机器。此外，封闭形式的表达式也推导出检测的概率，在个别合作，目的地纳米机器的虚警，以及源-目的地通信的错误的整体端到端的概率。结果还表征了中间合作纳米机器的检测性能对双/多跳扩散分子通信系统的端到端性能的影响。此外，容量表达式也推导出直接，双跳，和多跳分子通信的情况下。仿真结果证实了理论推导的结果，也产生洞察系统的性能。
2017-10-02 cs.IT math.IT
Mathematical Foundations for Information Theory in Diffusion-Based Molecular Communications
分子通信是纳米技术中一种很有前途的通信模式。然而，分子通讯的信息论分析的坚实的数学基础尚未建立。特别地，没有人证明信道编码定理适用于分子通信，并且没有建立信息速率容量（最大互信息）和码速率容量（上确界可达码速率）之间的关系。在本文中，我们专注于分子通信的一个主要子类-基于扩散的分子通信。通过建立一个一般的基于扩散的分子通道模型，并证明其信道编码定理，为基于扩散的分子通信中的信息论提供了坚实的数学基础.还建立了信道容量的统计和业务定义之间的各种等价关系，包括最经典的信息速率容量和码率容量。作为副产品，我们已经证明了基于扩散的分子通道是“渐进减少的输入记忆和预期”和“d-连续”。基于扩散的分子通道的其他性质，如平稳性或遍历性也被证明。
2013-11-18 cs.IT math.IT q-bio.MN
Diffusive Molecular Communication with Nanomachine Mobility
本文提出了一种基于移动发射和接收纳米机器的扩散分子通信的性能分析方法。首先，在接收器纳米机器处获得用于符号检测的最佳测试。随后，封闭形式的表达式推导出的检测和虚警的概率，错误的概率，并考虑也像差，如多源干扰，符号间干扰和计数错误的能力。仿真结果证实了理论推导的结果，并产生各种见解的系统的性能。有趣的是，它示出的移动扩散分子通信的性能可以显着增强分配大部分的总可用分子作为时隙间隔增加的传输。
2017-10-02 cs.IT math.IT
Capacity of Diffusion-based Molecular Communication with Ligand Receptors
基于扩散的分子通信系统有两个主要组成部分：介质中的扩散和配体接收。以分子浓度的时间变化编码的信息比特通过介质中的分子扩散被传送到接收器前端。反过来，接收器测量其附近的分子浓度以检索信息。这通过配体接收过程完成。在本文中，我们开发的模型来研究在接收器侧的浓度传感所施加的约束，并推导出配体接收器可以接收信息的最大速率。因此，与配体受体的扩散通道的总容量可以通过结合本文中提出的结果与我们以前的工作在扩散通道上的分子通信的可实现的信息速率。
2012-05-22 cs.IT math.IT
Media Meets Communication in 6G: Fundamentals, Key Technologies, and Applications
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Harbin Institute of Technology (Shenzhen)（哈尔滨工业大学（深圳））
该文针对6G视觉通信的媒体通信技术开展系统性综述，提出含四大维度的统一框架，涵盖AI驱动媒体技术与感知媒体的无线传输等内容，为6G媒体通信研究提供支撑。
2026-08-07 cs.IT cs.MM eess.IV
Amplify-and-Forward Relaying in Two-Hop Diffusion-Based Molecular Communication Networks
本文研究了一个三节点网络，在该网络中，一个中间的纳米收发器，作为中继，被放置在一个纳米发射器和一个纳米接收器之间，以提高基于扩散的分子通信的范围。受传统无线通信系统中中继协议的启发，我们研究了分子通信系统中具有固定和可变放大因子的放大转发（AF）中继。为此，我们推导出一个封闭形式的表达式的预期端到端的错误概率。此外，我们推导出中继节点处最佳放大因子的封闭形式表达式，以使网络预期错误概率的近似值最小化。我们的分析和仿真结果表明，AF中继的潜力，以提高纳米网络的整体性能。
2015-04-14 cs.IT math.IT
Symbol interval optimization for molecular communication with drift
本文提出了一种在有漂移的分子通信中的符号间隔优化算法。在实际通信系统中，适当的符号间隔是重要的，因为信息需要以尽可能快的速度和低的出错率发送。然而，在来自布朗运动的符号间隔和符号间干扰（ISI）之间存在折衷。因此，我们找到适当的符号间隔值考虑ISI内的两种血管，也建议没有ISI系统的强漂移模型。最后，应用基于异构体的分子移位键控（IMoSK）来计算可实现的数据传输速率（以下称为可实现速率）。归一化的可实现的速率也得到了一个符号的ISI和没有ISI的系统和比较。
2014-07-22 cs.IT math.IT
Intelligent Task Offloading for Heterogeneous V2X Communications
随着自动驾驶技术的快速发展，智能汽车任务对高处理速率的要求日益提高，而车载处理器资源有限，这两者之间的矛盾越来越难以调和。幸运的是，车辆边缘计算（VEC）已经被提出来满足紧迫的资源需求。由于汽车任务的延迟敏感特性，只有具有多种接入技术的异构车辆网络才能够应对这些苛刻的挑战。在本文中，我们提出了一个智能任务卸载框架在异构车辆网络与三个车辆到一切（V2X）通信技术，即专用短程通信（DSRC），基于蜂窝的V2X（C-V2X）通信，毫米波（mmWave）通信。基于随机网络演算，首先推导了在一定失效概率下不同卸载技术的延迟上界。此外，我们提出了一个联邦Q学习方法，最佳地利用可用的资源，以尽量减少通信/计算预算和卸载故障概率。仿真结果表明，我们提出的算法可以显着优于现有的算法卸载失败概率和资源成本。
2020-06-29 cs.IT cs.NI math.IT
Molecular communication networks with general molecular circuit receivers
在分子通信网络中，发射器可以编码信号分子的浓度或频率的信息。当信号分子到达接收器时，它们通过一系列化学反应或分子电路发生反应，产生输出分子。输出分子随时间的计数是接收器的输出信号。本文的目的是研究不同反应类型对分子通讯网络信息传输能力的影响。我们实现这一目标，通过使用一个通用的分子电路模型。我们推导出平均接收机输出，信号和噪声谱的一般表达式。我们使用这些表达式来研究一些分子电路的信息传输能力。
2013-12-19 cs.IT math.IT q-bio.MN
Generative Communications: Overview, Technologies, and Trends
Cooperative Medianet Innovation Center and the School of Information Science and Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University（合作中位网创新中心和上海交通大学信息科学与电子工程学院）
本文介绍用于6G网络的生成式通信范式GenCom，大型人工智能模型驱动语义理解等并嵌入通信，使发送方传最少信息，接收方合成输出，重新定义通信。提出两层架构，经分析其在多场景有优势，还概述了未来研究方向。
2026-07-13 cs.AI cs.IT math.IT
3-D Channel Characteristics for Molecular Communications with an Absorbing Receiver
在分子通信领域，研究人员模仿自然界中的技术，提出了用于协作纳米机器的替代通信方法。本文研究了分子通过扩散进行通讯的通道传递函数。在自然界中，携带信息的分子通常通过受体被目标节点吸收。在不考虑吸收过程的情况下，使用浓度函数作为信道传递函数隐含地假设接收器节点不影响系统。在这封信中，我们提出了一个坚实的分析配方和分析的信号度量（衰减和传播延迟）的分子通信通过扩散通道吸收接收器在3-D环境中。所提出的模型和配方匹配良好的模拟没有任何归一化。
2014-04-17 cs.IT math.IT q-bio.MN
Secure Channel for Molecular Communications
纳米网络中的分子通信是一种新兴的通信范式，它使用分子作为信息载体。实现安全的信息交换是需要考虑的实际挑战之一，以解决纳米网络中分子通信的潜力。本文将安全信道引入到分子通信中来防止窃听。首先，我们提出了一种基于Diffie Hellman算法的方法，通过该方法，通信纳米机器可以通过分子信号交换秘密密钥。然后，我们使用这个秘密密钥来执行加密。此外，我们还提出了秘密密钥交换算法和安全的分子通信系统。建议的安全系统被发现有效的能源消耗。
2017-09-14 cs.CR cs.ET cs.IT
Molecular Absorption Effect: A Double-edged Sword of Terahertz Communications
太赫兹波段（THz）（0.1- 10 THz）的通信被认为是未来6 G及更高无线系统的有前途的技术，以克服不断增长的无线数据流量和拥挤的频谱的挑战。随着频率从微波波段增加到THz波段，新的频谱特征对无线通信系统设计提出了前所未有的挑战。分子吸收效应是一种新的太赫兹光谱特性，它使特定频率处的路径损耗和噪声增大。这给太赫兹无线通信系统带来了一把双刃剑。一方面，从数据率的观点来看，分子吸收是有害的，因为它降低了接收信号功率并降低了信道容量。另一方面，值得注意的是，对于无线安全性和隐蔽性，分子吸收效应可以用来保护用户之间的太赫兹通信。本文分析了分子吸收效应的特点及其对THz系统设计的影响，旨在为更好地利用这种独特的THz现象提供指导。具体而言，由于分子吸收很大程度上取决于传播介质，不同的通信场景组成的各种媒体进行了讨论，包括陆地，空气和空间，海面和纳米尺度的通信。在此基础上，提出了两种新的分子吸收启发式安全隐蔽通信方案，该方案利用分子吸收效应作为提高安全性和隐蔽性的关键和独特特征。
2022-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Cognitive Green Radio for Energy-Aware Communications
在5G网络中，连接设备的数量、每区域的数据率和数据量以及各种QoS要求将达到前所未有的规模。这些目标的实现将依赖于新技术以及网络架构和节点设计的颠覆性变化。能源效率被认为在补充5G技术和优化其部署、动态配置和管理方面发挥着关键作用[1]。在绿色通信和网络的框架内，特别是对于下一代绿色蜂窝无线电接入网络，GREAT（绿色认知无线电能源感知无线通信技术的发展）倡议，一个CominLabs卓越中心（卓越教育）和布列塔尼欧洲大学（UEB）项目，主要从不同的角度和角度解决能源效率的基本问题，在网络层和物理层利用认知技术。
2016-03-10 cs.IT cs.NI math.IT
Hybrid Nano Communications
在本文中，我们提出了一个混合纳米通信（HNC）系统，集成了三种可能的纳米通信模式：太赫兹通信（TC），分子通信（MC），和神经通信（NC）。本文提供了一些见解，如何所需的四个关键构件，即太赫兹到分子（T2M）中继接口，分子到太赫兹（M2T）接口，分子到神经（M2N）中继，神经到分子（N2M）接口可以设计实现HNC系统。此外，还对混合信道的容量进行了分析。计算了各子信道的容量。最后，数值结果来理解所提出的HNC系统的数据传输能力。
2019-09-12 cs.ET cs.IT math.IT
A Tutorial on Coding Methods for DNA-based Molecular Communications and Storage
本文提供DNA存储及其在分子通信中应用的教程，涵盖MCS基础、传统编码方案的应用及数值结果，并展望未来研究方向。
2023-11-13 cs.ET 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
Consensus Problem under Diffusion-based Molecular Communication
我们研究了节点通过基于扩散的分子通信（DbMC）进行通信的网络中的共识问题。在DbMC中，信息通过介质中分子浓度的变化来传达。每个节点都获取有关环境的感官信息。通信使节点能够达到该测量的最佳估计，例如，所有节点的初始估计的平均值。我们考虑一个迭代法节点之间的通信，使信息传播和平均网络。我们表明，经过有限次数的迭代和方差的估计节点可以通过通信任意小的共识。
2011-03-01 cs.IT math.IT nlin.AO
The Unreasonable Effectiveness of Blood Pressure Measurement: Molecular Communication in Biological Systems
动脉血压是人体健康的重要生命体征。因此，准确和可重复的测量技术是成功诊断所必需的。血压测量是调节生物系统中分子通信的一个例子。一般来说，受调控的生物系统中的通信是困难的，因为编码有关系统状态的信息的行为可能会破坏信息本身。在本文中，我们提出了三种策略来应对这个问题，以促进可靠的分子通信链接：从郊区通信;建立它;留下一个小的足迹。我们的策略-灵感来自于自然生物系统中的通信-提供了一个分类，以指导合成生物系统中分子通信机制的设计。我们用自然系统中前两种策略的例子来说明我们的分类。然后，我们考虑一个基于Michaelis-Menten动力学模型内的分子连接。特别是，我们计算的链接，这揭示了潜在的通信使用我们留下一个小的足迹策略的能力。这提供了一种鉴定分子连接是否可以在不影响功能的情况下得到改善的方法，并为合成生物系统的设计提供了指导。
2014-10-21 cs.IT math.IT q-bio.MN
Emerging Technologies in Intelligent Metasurfaces: Shaping the Future of Wireless Communications
本文综述RIS、SIM和FIM三类新兴智能超表面技术，梳理其原理、原型、应用、数值验证及集成挑战。
2025-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Technologies for Ultra-Massive MIMO in Terahertz Communications
具有频带$0.1-10$ THz的太赫兹（THz）通信被设想为未来高速无线通信的有前景的解决方案。虽然THz信号具有数十GHz的可用带宽，但THz信号存在严重的自由扩展损耗和分子吸收损耗，这限制了无线传输距离。为了补偿传输损耗，可以应用超大规模多输入多输出（UM-MIMO）技术通过波束形成技术来产生高增益的定向波束。本文综述了太赫兹UM-MIMO系统中的波束形成技术。具体而言，我们首先提出了太赫兹UM-MIMO系统模型，并确定其信道参数和结构类型。然后，我们说明了通过UM-MIMO波束形成的基本原理，并讨论了太赫兹UM-MIMO的远场和近场假设。此外，THz波段的一种重要波束形成策略，即，波束训练，其中概括了波束训练协议和码本设计方法。分别研究了THz UM-MIMO系统中智能反射面辅助的联合波束形成和多用户波束形成。分析了太赫兹波束形成中的空间宽带效应和频率宽带效应，并提出了相应的解决方案。此外，我们提出了相应的制造技术和照明的新兴应用受益于太赫兹波束成形。最后强调了THz UM-MIMO系统面临的挑战和未来的研究方向。
2023-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial Diversity in Molecular Communications
在这项工作中，空间分集技术在多输入多输出（MIMO）扩散为基础的分子通信（DBMC）领域进行了研究。对于发射端空间编码，提出并分析了Alamouti型编码和重复MIMO编码。在接收端，研究了选择分集、等增益合并和最大比合并等合并策略。在整个数值分析中，假设一个对称的$2\times 2$ MIMO-DBMC系统。此外，训练的人工神经网络被用来获取信道冲激响应。数值分析表明，在分子通讯中实现多样性增益是可能的。此外，它表明，对于MIMO-DBMC系统的重复MIMO编码是优于Alamouti型编码。
2017-07-24 cs.ET cs.IT math.IT
A Machine Learning Approach to Model the Received Signal in Molecular Communications
分子通信通道由接收到的信号确定。接收信号模型构成了研究调制、接收机设计、容量和编码依赖于接收信号模型的基础。因此，至关重要的是对直到时间$t$的接收分子的数量进行分析建模。基于扩散的分子通信信道的首次击中过程建模是一个开放的问题，球形发射机。在本文中，我们利用人工神经网络技术来模拟球形发射机和完全吸收接收机（即，第一次撞击过程）。所提出的技术可用于其他研究，假设一个球形发射机，而不是一个点发射机。
2016-11-18 cs.ET cs.IT math.IT
Levenberg-Marquardt Method Based Cooperative Source Localization in SIMO Molecular Communication via Diffusion Systems
分子通信是纳米技术中纳米级通信的基础。将多台机器组合形成纳米网络是主要的实现方法之一。由于源定位在建立纳米网络中的重要性，本文提出了一种基于多个球形吸收接收器的分子扩散通信（MCvD）系统的协同源定位方法。由于多个吸收接收机的信道冲激响应没有精确的数学表达式，本文采用经验表达式，利用Levenberg-Marquardt方法估计发射机到每个接收机的距离，在此基础上利用多点定位方法获得初始点，然后利用迭代方法获得发射机的位置。基于粒子的仿真进行评估所提出的方法的性能。仿真结果表明，该方法可以在中短通信距离内准确估计发射机的位置。
2022-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Molecular Communication Between Two Populations of Bacteria
分子通讯是一个不断扩展的研究领域。生物学的最新进展鼓励使用基因工程细菌作为分子通讯的主要成分。这刺激了一个新的研究方向，试图从信息论的角度研究细菌之间的分子通讯。由于细菌个体行为的高度随机性，两种细菌之间的可靠通信几乎是不可能的。因此，我们最近提出，在一个集群中的细菌种群被认为是一个节点，能够分子的传输和接收。这个命题使我们能够从许多不可靠的细菌中形成一个可靠的节点。节点内的细菌感知环境并做出相应的反应。在本文中，我们研究了两个节点之间的通信，一个作为发送器，另一个作为接收器。我们考虑的情况下，其中的信息被编码的分子浓度的发射机。由发射器节点中的细菌产生的分子通过扩散过程在环境中传播。然后，接收节点中的细菌感测到它们的浓度，将解码信息。通信中的随机性是由发射器处的分子产生中的误差和接收器处的分子接收引起的。我们研究了在这样的设置与每个节点的细菌数量的信息传送率的理论极限。最后，我们考虑了M进制调制方案，并研究了可实现的速率和它们的错误概率。
2012-09-12 cs.IT math.IT q-bio.QM
Holographic MIMO Communications: Theoretical Foundations, Enabling Technologies, and Future Directions
本文综述HMIMO通信的最新进展，梳理其理论基础与使能技术，对比其与大规模MIMO等现有多天线技术的差异，指出该领域仍处初期，需破解基础极限与关键技术难题以支撑6G极端性能需求。
2023-08-28 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
Effect of Degradation in Molecular Communication: Impairment or Enhancement?
在纳米网络文献中，已经提出了许多解决方案来实现纳米机器到纳米机器的通信。在这些解决方案中，我们专注于什么构成的基础上分子通信范式-分子通信通过扩散（MCvD）。在本文中，我们开始与一个球形吸收接收器下信使分子降解的分析建模，并表明我们的配方是在一个类似的拓扑结构的模拟结果一致。接下来，我们确定如何脉冲峰值时间和脉冲幅度等信号特性受到退化的影响。事实上，我们分析如何在MCvD，信号整形是通过降级实现的。我们还比较了信使分子降解下的通信与无降解和电磁通信的情况下的信道特性。最后，我们评估的情况下，具有不同的退化率的通信性能。在这里，我们根据传统的网络指标（例如符号间干扰水平、检测性能、出错率和信道容量）来评估系统性能。我们的研究结果表明，引入退化显着提高系统的性能时，适当选择的退化率。我们考虑到不同的检测阈值，符号持续时间和通信距离的通信场景进行了彻底的分析。
2014-10-29 cs.ET cs.IT math.IT
Effect of Receptor Density and Size on Signal Reception in Molecular Communication via Diffusion with an Absorbing Receiver
信使分子的接收过程对分子通讯的性能有很大的影响。然而，受体的大小和密度还有待研究。在这封信中，我们分析了受体的密度和大小的信号接收与受体的吸收接收器的效果。结果表明，当受体总面积相同时，使用较多数量的相对较小的受体可以获得更好的命中概率。此外，部署覆盖接收器表面的一小部分的接收器能够创建具有可检测信号水平的有效通信信道。
2014-11-25 cs.ET 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
A Diffusion-Neuron Hybrid System for Molecular Communication
基于扩散的通讯和神经通讯是分子通讯中两个有趣的领域。这两种方法各有其独特的优点，在许多工作中被单独开发。然而，在某些情况下，神经和基于扩散的方式必须一起工作以进行通信。因此，在本文中，我们提出了一种混合通信系统，其中包含基于扩散和神经通信信道。多个连接纳米器件（CND）用于连接两个通道。我们定义了CND的实践功能，并根据两个通道的生物学特性，发展了从扩散通道到神经通道的信息交换机制。此外，我们还建立了一个简单的数学模型来描述混合系统的完整通信过程。仿真结果显示了CND的信息交换过程。比特出错率（BER）指标用于验证通信的可靠性。研究结果表明，基于生物通道，优化纳米器件的一些参数可以提高器件的可靠性。
2015-07-04 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
Frequency response of diffusion-based molecular communication channels in bounded environment
近年来，分子通信（MC）作为细胞或分子机器人之间的微尺度通信被研究。在以前的工作中，MC信道在无界环境中进行了分析。然而，许多实验实现的MC通道被壁包围，因此边界条件应明确考虑到MC通道的动力学分析。在本文中，我们提出了一个框架来分析一维MC通道的频率响应的基础上的扩散方程的边界。特别地，我们将MC信道分解为扩散系统和边界系统，并基于传递函数给出了MC信道的截止频率与通信距离之间的关系。然后，我们分析了一个特定的MC信道的频率响应，并揭示了边界可以限制MC信道的通信带宽。
2022-03-25 cs.IT cs.SY eess.SY
Terahertz Communications (TeraCom): Challenges and Impact on 6G Wireless Systems
太赫兹通信被设想为6 G的关键技术，6 G需要100+ Gbps的数据速率、1毫秒的延迟以及其他性能指标。作为一种基础的无线基础设施，太赫兹通信可以促进大量有前途的应用，包括下一代WLAN系统，如Tera-WiFi，太赫兹无线回程，以及其他期待已久的新的通信模式。作为有效的无线通信和网络设计的基础，本文强调了太赫兹信道的关键特性和器件技术的最新进展。在此基础上，阐述了6 G无线通信和组网的影响和指导原则。我们相信太赫兹技术的进步将有助于最终缩小所谓的太赫兹差距，并将实现太赫兹通信作为6 G无线系统的支柱。
2019-12-13 cs.IT cs.SY eess.SP
