On Anomalous Diffusion of Devices in Molecular Communication Network
考虑了一维（1-D）非均匀扩散分子通信信道，其中设备（发射器（TX）和接收器（RX））可以沿着轴在任一方向上移动。为了模拟信息携带分子（ICM）以及TX和RX的异常扩散，时间标度布朗运动的概念进行了探讨。在这种情况下，一个新的封闭形式的第一击中时间密度（FHTD）的表达式。此外，推导出的FHTD验证通过基于粒子的模拟。对于二进制信息的传输，利用定时调制。此外，信道被假定为二进制擦除信道（BEC）和分析方面的可达信息速率（AIR）。
2022-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Impulse Response-based Source Localization in a Diffusion-based Molecular Communication System
本工作通过一组被动传感器和一个融合中心，在基于扩散的分子通信（DbMC）系统中定位分子源。分子源定位在未来的医疗保健系统中找到了应用，包括主动诊断。在本文中，我们提出了两种不同的方法，都利用（峰值）的信道脉冲响应测量，唯一本地化的源，假设感兴趣的分子源位于传感器/锚节点的开放凸包。第一种方法是基于三角测量的一次性方法，该方法使用最小二乘法估计分子源的未知位置。相应的Cramer-Rao界（CRB）也被导出。第二种方法是一种迭代方法，它利用梯度下降法来最小化非凸代价函数。仿真结果表明，对于任何给定的信噪比，基于三角测量的方法的性能非常接近CRB。此外，基于梯度下降的方法均匀地收敛到真正的最优/源位置（在少于一百次迭代中）。
2019-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Three-Dimensional Channel Modeling for Molecular Communications in Tubular Environments with Heterogeneous Boundary Conditions
本文针对管状环境提出一种具有吸收环形接收机的分子通信三维信道模型，首次将该问题表述为异构边界条件的偏微分方程并推导出近似解，通过粒子仿真验证了准确性，为实际管状环境MC系统设计提供支持。
2025-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Recall Gabor Communication Theory and Joint Time-Frequency Analysis
本文回顾了Gabor通信理论，并介绍了Gabor变换与展开及其与联合时频分析的联系。
2025-09-12 cs.IT eess.SP math.IT
A Unified Framework for Calculating First Arrival Position Density in Molecular Communication
本文提出适用于任意维度和接收器形状的统一框架，以计算扩散分子通信中完全吸收接收器的首次到达位置密度，并通过二维线形与三维球形接收器验证其有效性。
2023-04-20 cs.IT eess.SP 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
Channel Characterization of Diffusion-based Molecular Communication with Multiple Fully-absorbing Receivers
本文提出了一种解析模型来描述分子通信（MC）系统中逐点发射机和给定的全吸收（FA）接收机之间的扩散信道的脉冲响应。环境中邻近FA纳米机器的存在通过将它们描述为负分子的来源来考虑。所有接收机的信道冲激响应被连接在积分方程系统中。解析地得到了双接收机系统的解。对于更高数量的接收器，积分方程系统被数值求解。它还表明，信道脉冲响应的形状是扭曲的存在的干扰。例如，如所提出的模型所预测的，与没有干扰的情况相比，吸收分子数量的峰值存在时移。通过基于粒子的模拟验证了分析推导。
2021-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Towards a Molecular Computer: Enabling Arithmetic Operations in Molecular Communication
本文提出一种将计算集成到分子通信中的框架，通过编码正负分子实现加减乘除运算，理论分析和模拟验证了其鲁棒性，为纳米尺度智能分子网络奠定基础。
2025-02-27 eess.SP
LDPC-Coded Molecular Communications with Increased Diversity
针对分子通信中的 ISI 问题，本文提出利用两类信使分子分别传输 LDPC 码字及其交织版本以获得分集增益，并通过信道建模与 Monte-Carlo 仿真验证其在低分子数场景下的 BER 改善。
2024-12-04 eess.SP
SPRT Based Transceiver for Molecular Communications
在扩散分子通信环境中，实现发射器和接收器之间的精确同步特别具有挑战性。为此，点到点的分子通信系统设计检查，其中同步错误被明确考虑。两个收发器的设计问题被认为是：一个顺序的概率比测试为基础的检测器，它允许额外的观察，在存在不确定性，由于在接收器的不同步，和调制设计，这是优化的接收器策略的发展。调制是基于优化检测策略的误差概率的近似，并直接利用分子在特定时隙内击中接收器的概率的结构。所提出的接收机和调制设计实现了大大改善异步检测性能为1/2的一个因素，为基于判决反馈的接收机相同的数据速率。
2018-11-07 eess.SP
Duality between Coronavirus Transmission and Air-based Macroscopic Molecular Communication
这一贡献利用了病毒感染过程和宏观的基于空气的分子通信之间的二元性。空气中的气溶胶和液滴通过人体呼吸过程的传输建模为一个多用户分子通信的情况下，采用事件驱动的分子可变浓度移键控的实例。建模是由一个宏观的基于空气的分子通信测试平台的动机实验辅助。在人工诱导咳嗽中，由成年测试人员释放含有与唾液混合的荧光染料的饱和水溶液。通过利用荧光染料的光学检测使发射的粒子可见。在没有口鼻保护的测试系列中记录的颗粒数量明显高于那些戴着合适的医用口罩的人。扩展了一个宏观分子通讯过程的模拟工具，并用于估算传染性气溶胶在不同环境中的传播。为了实现这一目标，通过自我实验获得的参数。这项工作的灵感来自最近爆发的冠状病毒大流行。
2020-12-23 eess.SP q-bio.QM
Molecular Communications in Viral Infections Research: Modelling, Experimental Data and Future Directions
全世界每年有数亿人受到病毒感染的影响，然而，其中一些人在感染期间和感染后既没有疫苗也没有有效的治疗。COVID-19疫情凸显了这一挑战，显示了病毒如何快速传播以及如何影响整个社会。必须出现将不同学科结合起来的新技术，以提供前瞻性的战略来对抗病毒感染以及未来可能发生的大流行病。在过去的十年中，一个涉及生物工程，纳米技术和信息和通信技术（ICT）的跨学科领域一直在发展，称为分子通信。这个新兴领域使用经典通信系统的元素，并将其映射到体内和体外发现的分子信号和通信，其目的是开发可以为未来医学服务的新工具。在本文中，我们提供了一个广泛和详细的讨论如何分子通信可以整合到病毒性传染病建模的研究，以及如何可能的治疗和疫苗可以考虑分子作为信息载体开发。我们对现有的病毒感染分子通讯模型（体内和体外）进行了文献综述，深入分析了它们对宿主的影响以及随后体内其他系统（例如，免疫反应），已知病毒感染的实验数据来源以及分子通讯社区如何使用它，以及开放问题和未来方向。由于治疗/疫苗的开发需要以ICT为中心的跨学科方法，我们相信分子通信可以通过提供分子在不同介质中传播的详细表征和操作在这里发挥核心作用。
2020-10-30 eess.SP q-bio.OT
Building Semantic Communication System via Molecules: An End-to-End Training Approach
School of Electronic and Information Engineering（电子与信息工程学院）；Beijing Jiaotong University（北京交通大学）
针对通信资源受限场景，本文提出端到端语义分子通信系统，采用联合信源信道编码将任务信息编码为分子浓度，设计信道网络实现不可微分信道的端到端学习，在分类任务中性能优于传统方法。
2024-04-15 cs.AI eess.SP
What Really is `Molecule' in Molecular Communications? The Quest for Physics of Particle-based Information Carriers
本文系统综述了分子通信中常用信息分子的物理特性、通信系统及应用，强调分子自身性质对建模和实验的影响，以弥合理论与实际应用之间的差距。
2023-12-03 eess.SP
A potpourri of results on molecular communication with active transport
本文以互信息衡量通信效能，研究分子马达驱动的主动输运如何扩展分子通信距离，并分析中继及主动—扩散粒子混合两种场景的信道表现与缺陷。
2024-10-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cs.ET
Chemical Reactions-Based Microfluidic Transmitter and Receiver for Molecular Communication
能够通过分子和化学过程处理和交换信息的通信系统的设计是一个快速发展的跨学科领域，它有望彻底改变我们实现计算和通信设备的方式。虽然近年来分子通讯（MC）理论有了很大的发展，但在设计具有MC功能的组件方面，更实际的方面仍然很少探索。基于此，我们设计了一个基于化学反应的微流控微流控系统，该系统包括微流控微流控发射器和微流控微流控接收器。考虑到现有的MC文献的信息传输通过分子脉冲调制，所提出的微流体MC发射器是能够产生连续预定义的脉冲形状的分子浓度的矩形触发信号，使用化学反应的启发，细胞如何产生脉冲形状的分子信号在生物学。我们进一步设计了一种微流控MC接收器，能够使用阈值反应和放大反应将接收信号解调为矩形输出信号。我们的基于化学反应的微流控分子通信系统是可重复的和精心设计的，更重要的是，它克服了细胞中生物过程的速度慢，不可靠和不可扩展性。为了揭示设计见解，我们还推导出我们设计的微流体发射器和接收器的理论信号响应，这进一步促进了发射器的设计优化。我们的理论结果通过COMSOL Multiphysics有限元求解器进行模拟验证。我们证明了预定义的性质所产生的脉冲和解调的矩形信号连同它们对设计参数的依赖。
2019-08-08 cs.ET eess.SP
Infectious Disease Transmission via Aerosol Propagation from a Molecular Communication Perspective: Shannon Meets Coronavirus
分子通讯不仅能够模拟生物和化学通讯机制，而且为病毒感染过程提供了理论框架。在本教程中，气溶胶和液滴传输被建模为具有移动节点的多用户场景，与广播和中继相关。与数据通信系统相比，在携带病原体的气溶胶传输的应用中，节点之间的互信息应该被最小化。针对这一目标，提出了几种对策。实验结果和先进的粒子模拟工具支持的调查结果。这项工作的灵感来自最近爆发的冠状病毒（COVID-19）大流行，但也适用于其他空气传播的传染病，如流感。
2021-02-03 eess.SP q-bio.OT
A Fluid Dynamics Approach to Channel Modeling in Macroscale Molecular Communication
本文提出了一种基于流体动力学的通道建模新方法，该方法将液滴作为分子通信通道中的信息载体，而不是分子。该方法考虑了由液相中的液滴与气相中的空气分子的相互作用产生的两相流。两相流与接收器（RX）的信号重构（SR）相结合以提出信道模型。模型的SR部分量化了在其接收体积中感测的分子信号的准确性如何取决于RX的灵敏度响应和液滴的粘附/分离过程。采用实验数据验证了所提出的信道模型。
2020-04-07 cs.ET eess.SP
Multiple-type Transmission Multiple-type Reception Framework on Molecular Communication
在本文中，我们提出了一种新的多输入多输出（MIMO）分子通信（MC）系统，其中多种类型的分子用于传输和接收的信息。我们称之为多类型传输和多类型接收（MTMR）的建议框架。我们还得到了系统的误比特率（BER），并制定了一个优化问题，通过优化药物剂量的设计药物释放机制，以最大限度地减少BER。数值分析表明，考虑到分子的预算为10000，MIMO-MTMR在MC中的BER被最小化为$\text{3.7}\times\text{10}^{\text{-3}}$。此外，从BER性能的观点来看，MIMO-MTMR优于单类型发送单类型接收MIMO，对于时隙10 s约为54%。
2019-08-16 eess.SP
Low Complexity First: Duration-Centric ISI Mitigation in Molecular Communication via Diffusion
在本文中，我们提出了一种新的符号间干扰（ISI）抑制方案的分子通信通过扩散（MCvD）系统的最佳检测间隔。其基本原理是利用丢弃的持续时间（即，该最佳间隔之外的符号持续时间）以减轻目标系统中的ISI。根据这一思想，我们制定了一个目标函数来量化丢弃时间对误比特率（BER）性能的影响。此外，还导出了适用于吸收接收机和无源接收机的最佳可重用间隔的封闭形式。最后，数值结果验证了我们的分析，并表明，对于所考虑的MCvD系统，可以实现显着的BER改善，通过使用派生的可重用的持续时间。
2022-07-19 eess.SP
Node Position Estimation in Diffusion-Based Molecular Communications Using Multi-Layer Perceptron
本文提出一种基于多层感知器的扩散分子通信节点相对位置估计方法，通过设计中心吸收接收器与多发射器结构，利用吸收时间和浓度测量，显著提升距离与方向估计精度。
2025-09-09 eess.SP
Semantic Learning for Molecular Communication in Internet of Bio-Nano Things
University of Cambridge（剑桥大学）；Koç University（科克大学）
本文提出一种端到端语义学习框架，通过深度编码器-解码器架构和概率信道网络优化资源受限下的分子通信，在生物医学诊断任务中较传统方法显著提升准确率。
2025-04-01 cs.ET cs.LG eess.IV
Joint Sensing, Communication and Localization of a Silent Abnormality Using Molecular Diffusion
在本文中，我们提出了一个分子通信系统，以本地化的扩散为基础的介质中的异常。我们考虑一个通用的设置来执行联合传感，通信和定位。该设置由三种类型的设备组成，每种设备用于不同的任务：用于导航和分子释放（用于通信）的移动传感器，用于采样，放大和转发信号的融合中心（FC），以及用于做出决策或与外部设备交换信息的网关。传感器在环境中随机移动以达到异常。我们考虑协同和非协同传感器，同时释放他们的分子的FC时，激活的传感器的数量或移动时间达到一定的阈值，分别。FC放大接收到的信号，并将其转发到网关，以便使用理想或噪声通信信道进行决策。所提出的模型的一个实际应用是在人体组织中的药物输送，以引导纳米机器结合的药物到准确的位置。决策规则和错误的概率得到两个考虑传感器类型在理想和嘈杂的通信信道。
2022-03-30 eess.SP q-bio.MN
Radio Frequency Interference Management with Free-Space Optical Communication and Photonic Signal Processing
我们设计并实验演示了一种具有自由空间光通信和光子信号处理的射频干扰管理系统。该系统在6 GHz带宽内提供实时干扰消除。
2021-07-25 eess.SP
The End-to-End Molecular Communication Model of Extracellular Vesicle-based Drug Delivery
最近，对自然界的更近距离观察使人们对探索和利用由细胞组成的体内通信网络产生了更多的兴趣，这些细胞是内在的、完全生物相容的基础设施，用于提供治疗。天然存在的细胞间通信系统被操纵以释放、导航和摄取可溶性细胞衍生的信使，所述信使本质上是治疗性的或在其结构中携带治疗性分子货物。这种结构的一个例子是细胞外囊泡（EV），最近已被证明具有良好的药代动力学特性，为开发下一代生物治疗开辟了新的途径。在本文中，我们研究的EV传输在心脏组织作为一个案例研究的理论方面，利用信息和通信技术的方法，在分析分子通信系统。我们的建模意味着抽象的EV释放细胞作为发射器，细胞外基质作为通道，和EV接收细胞作为接收器。我们的研究结果，来自发达国家的分析模型，表明，释放可以调制使用外力，如电信号，和传输和接收可以分别受到细胞外基质和质膜性质的影响。结果可以预测EV生物分布，并有助于避免计划外给药，通常会导致副作用和不良反应。
2022-07-05 eess.SP q-bio.SC
Channel Modeling and Experimental Validation of Odor-Based Molecular Communication Systems
Koç University（科奇大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文提出适用于有界和无界OMC信道的数学框架，并通过实验验证理论模型与实际数据的强相关性，为未来端到端OMC系统的设计和分析提供基础。
2026-02-01 eess.SP
CNN-Based Detection of Mixed-Molecule Concentrations in Molecular Communication
i-magineXR；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院）；Accenture（埃森哲）
本文提出一种一维分形卷积神经网络（fCNN），基于接收器吸收光谱检测多分子浓度，利用噪声增强的模拟数据集替代实验数据，在BCSK和QCSK场景及发射器不同步下实现鲁棒的MC信号检测。
2025-11-03 eess.SP
Frequency Hopping Joint Radar-Communications with Hybrid Sub-pulse Frequency and Duration
跳频联合雷达通信（JRC）可以为通感一体化系统提供良好的保密性。然而，现有的JRC方案主要使用子脉冲频率来嵌入信息，因此数据速率受到限制。在本文中，我们建议使用子脉冲频率和持续时间的信息调制，导致更高的通信数据速率。对于信息解调，我们提出了一种新的方案，通过使用时频分析（TFA）技术和“你只看一次”（YOLO）为基础的检测系统。因此，我们的系统不需要信道估计，简化了传输信号帧设计。仿真结果证明了该方案的有效性，并表明它对收发机之间的多普勒频移和定时偏移具有鲁棒性。
2022-04-26 eess.SP
Neural Network based Distance Estimation for Branched Molecular Communication Systems
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingeniería（布宜诺斯艾利斯大学，工程学院）
本文针对分支分子通信系统，提出基于循环神经网络的信道参数估计算法，利用宏观MC模拟器模拟分子运动，实验证明该深度学习架构在分支环境中的距离估计表现出色，具有未来应用潜力。
2025-11-03 cs.ET eess.SP
Colour-Specific Microfluidic Droplet Detection for Molecular Communication
基于液滴的微流控系统是一种很有前途的芯片实验室（LoC）应用平台。这些系统还可用于增强具有集成液滴控制信息的LoC应用，或用于分子通信背景下的数据传输场景。对于这两种使用情况，小微流体通道中的液滴的检测和表征是至关重要的。到目前为止，只有具有有限能力的复杂实验室设置被用作检测设备。我们提出了一种新的低成本和便携式液滴检测器。该装置用于在基于液滴的微流体系统中自信地区分各个液滴。使用开关键控的16位序列是成功地传输第一次与这样的设置。此外，该设备的能力，以确定液滴的颜色和大小进行了演示。光谱传感器在微流体系统中的这种应用提供了新的可能性，例如颜色编码的数据传输或液滴内容的分析。
2020-06-18 cs.ET eess.SP
Molecular Communications at the Macroscale: A Novel Framework for Modeling Epidemic Spreading and Mitigation
利用Brockmann和Helbing提出的有效距离概念，传染病传播的复杂时空过程可以被简化为具有明确波前的圆形波传播模式。传染现象的这种隐藏的同质性使得虚拟移动网络能够映射到物理传播渠道。随后，我们提出了一个新的通信启发模型的传染病传播和缓解之间建立一对一的对应关系的基本组成部分，包括信息和疾病传播。流行病的传播过程可以看作是大尺度的分子通讯，个体是携带信息（流行病状态）的大尺度信息分子。提出了归一化总体平均传播率（NEAP）和传播延迟分布（PDP）的概念，以表征所有传播路径的相对影响和时间差，类似于通信中路径损耗和功率延迟分布的经典描述方法。此外，我们引入了均方根（RMS）延迟传播的度量来衡量多个感染传播途径引起的早期传染动力学的失真。此外，我们还展示了如何从各种通信模块的角度来理解社会和医疗干预。建议的框架提供了一个直观的，连贯的，和有效的方法，通过应用根深蒂固的传播理论作为分析镜头的疾病暴发的特征。
2018-02-12 eess.SP physics.soc-ph
Markov State-Space Modeling and Channel Characterization for DNA-Based Molecular Communication
Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学）；Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI)（人机回环触觉互联网中心）
本文基于马尔可夫状态空间建模和通道特性分析，研究DNA分子通信在微阵列接收下的可逆杂交问题，提出基于体素化反应-扩散模型的框架，推导分组二项计数模型并开发差分阈值检测器，验证了接收器性能对通道记忆制度的依赖性。
2026-11-05 cs.ET eess.SP
