Microdroplet-Based Communications with Frequency Shift Keying Modulation
本文提出一种基于微流控流动聚焦的微液滴通信系统，通过调控液滴生成速率实现4-FSK调制，实验验证了微型化条件下的可靠数据传输，并可扩展至其他区室化载体，为生物纳米物联网提供高容量通信方案。
2025-02-06 cs.ET
Spatial Modulation for Molecular Communication
在本文中，我们提出了一种能量有效的基于空间调制的分子通信（SM-MC）方案，其中发送的符号由两部分组成，即，空间衍生符号和浓度衍生符号。通过将信息嵌入到单个激活的发射器纳米机器的索引中来发送空间符号。根据传统的集中移位键控（CSK）星座图绘制集中符号。SM-MC在每个符号传输周期内由一个激活的发射机实现，可以避免现有多输入多输出（MIMO）MC方案中存在的链路间干扰问题，从而实现低复杂度的符号检测和性能改善。具体地说，在我们的低复杂度方案中，空间符号首先检测的能量比较，然后通过等增益合并辅助CSK解调检测浓度符号。本文分析了SM-MC的符号出错率（SER）及其特殊情况，即基于空移键控的MC（SSK-MC），其中只传输空间符号，不调用CSK调制。最后，通过计算机模拟验证了分析结果，研究表明，在相同符号速率下，SM-MC和SSK-MC都能获得比传统MIMO-MC和单输入单输出MC（SISO-MC）更好的误码率性能。
2018-07-05 cs.ET
An $M$-ary Concentration Shift Keying with Common Detection Thresholds For Multitransmitter Molecular Communication
针对多发射机分子通信中现有CSK方法复杂度高、可扩展性差的问题，提出带公共检测阈值的M进制CSK-CT方案，通过优化公共阈值与释放浓度，实现了更低误码率、更低复杂度和更优可扩展性，适用于IoBNT数据采集场景。
2024-01-15 cs.ET 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
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
Evaluation of a Multi-Molecule Molecular Communication Testbed Based on Spectral Sensing
本文提出一种基于频谱感知和墨水强度估计的实时多分子分子通信测试平台，通过信道冲激响应测量和通信性能评估，证明其能以简单差分检测器实现每秒3比特的近无差错通信，为未来多分子MC物理层与网络技术研究奠定基础。
2025-03-13 cs.ET
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
MOL-Eye: A New Metric for the Performance Evaluation of a Molecular Signal
受经典射频通信中眼图的启发，提出了分子通信中分子信号性能评估的MOL-Eye图。利用该图的各种特征，引入了用于分子信号的性能评估的三个新度量，即最大眼高、接收分子的标准偏差和计数SNR（CSNR）。这些性能指标在这一领域的适用性进行了验证，通过比较二进制浓度移位键控（BCSK）和BCSK与连续功率调整（BCSK-CPA）调制技术在一个类似船只的层流环境中的性能。结果表明，除了出错率和信道容量等经典性能度量外，这些性能度量还可以用来显示高效调制技术相对于较简单调制技术的优势。
2017-09-17 cs.ET cs.IT math.IT
MC-BRIDGE: A Modular Receiver-Chain Simulation Framework for OECT-Based Molecular Communication
University of Cambridge（剑桥大学）；Koç University（科奇大学）
研究基于OECT的分子通信，提出MC-BRIDGE模块化框架，连接多种过程到电荷域检测，能生成噪声、支持多种键控，通过公共接口估计相关指标并分析干扰，经测试得出满足SER目标的预算上限，揭示多种因素对接收器结论的影响。
2026-07-23 cs.ET cs.IT cs.SY
Microfluidic QCSK Transmitter and Receiver Design for Molecular Communication
具有分子通信（MC）功能的组件的设计可以带来机会，使从个人医疗保健到现代工业的一些新兴应用成为可能。在本文中，我们提出了设计的微流控发射器和接收器的四重浓度移键控（QCSK）调制和解调功能。为此，我们首先提出了一个“与”门的设计，然后将其应用到QCSK发射机和接收机的设计。QCSK发射器能够将两个输入信号调制为四个不同的浓度水平，QCSK接收器可以将接收到的信号解调为两个输出。更重要的是，我们还建立了一个数学框架，从理论上表征我们提出的微流体回路。在此基础上，我们首先推导出我们提出的“与”门设计的输出浓度分布，并提供了设计参数的选择，以确保所需的行为的展览洞察。我们进一步推导出QCSK发射机和接收机的输出浓度分布。在COMSOL Multiphysics中获得的仿真结果不仅显示了所有拟议的微流体回路的预期行为，而且还证明了所提出的数学框架的准确性。
2020-05-11 cs.ET eess.SP
Low-cost Microfluidic Testbed for Molecular Communications with Integrated Hydrodynamic Gating and Screen-printed Sensors
本文提出了一种低成本、快速制造且高度可定制的微流控测试台，集成流体动力学门控与丝网印刷传感器，实现了对化学信号的精确控制，并成功演示了基于pH值的4元CSK调制分子通信系统，有望加速MC概念向IoBNT应用的转化。
2025-01-31 cs.ET
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
Modeling Duct Flow for Molecular Communication
该研究针对分子通信中现有流动模型过于简化的问题，基于Peclet数与收发距离分析了均匀流和纯平流模型的适用条件，推导了对应信道冲激响应解析表达式并仿真验证，还评估了纯平流下开关键控的符号错误率。
2019-02-05 cs.ET cs.IT math.IT
Modeling and Simulation of Molecular Communication Systems with a Reversible Adsorption Receiver
本文提出了一个流体环境中具有可逆吸附接收器的扩散分子通讯系统的解析模型。被广泛使用的浓度移键控（CSK）被认为是调制。分析了在接收器表面可逆吸附和脱附反应下信息分子随时间变化的空间分布。基于空间分布，我们推导出预期在任何时间段内新吸附的信息分子的净数量。我们进一步推导出在稳态下预期的新吸附分子的数量，以证明平衡浓度。给定新吸附的信息分子的数量，所提出的MC系统的比特错误概率的解析近似。重要的是，我们提出了一个模拟框架，该模型占扩散和可逆反应。仿真结果表明，我们推导的表达式的准确性，并证明吸附率的积极影响和解吸率的负面影响的错误概率的可逆吸附接收机与最后发送比特-1。此外，我们的分析结果简化到一个完全吸附接收器和一个部分吸附接收器的特殊情况下，这两个都不包括解吸。
2016-06-22 cs.ET cs.IT math.IT
End-to-End Mathematical Modeling of Stress Communication Between Plants
本文构建了首个植物间基于BVOCs的端到端胁迫通信数学模型，利用MATLAB验证连续基因调控可准确近似排放，并发现Ratio Shift Keying调制能实现多址接入并防止竞争者窃听。
2024-10-15 cs.ET
Talking Ink: A Flow-Based Multi-Molecule Molecular Communication Testbed for Effective Channel Modeling and Detector Benchmarking
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
该研究提出基于流的多分子分子通信测试平台，用三色墨水传输信号，测量不同距离脉冲响应并解释为有效信道脉冲响应，比较模型家族，通过MUMO开关键控测量联系信道与性能，改进能量差检测，实现探测器基准测试及零误差，确立平台可重复使用。
2026-07-24 cs.ET
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
A Bio-Synthetic Modulator Model for Diffusion-based Molecular Communications
在基于扩散的分子通信（DMC）中，发射器纳米机器的一个重要功能是信号调制。特别地，发射器必须能够控制用于调制信息比特的信号分子的释放。天然细胞中用于释放分子的一类重要的控制机制是基于离子通道，其是跨细胞膜的成孔蛋白，其打开和关闭可以由门控参数控制。本文提出了一种基于离子通道的DMC调制器，它通过调制门控参数信号来控制分子从发射器释放的速率。利用所提出的调制器的能力，引入了开关键控调制方案，并且相应的平均调制信号，即，分子从发射器的平均释放速率在拉普拉斯域中导出。通过作出简化的假设，获得了时域中的平均调制信号的封闭形式的表达式，该表达式构成了释放分子总数的上限，而不管该假设如何。导出的平均调制信号与基于粒子的模拟器获得的结果进行比较。数值计算结果表明，如果跨膜离子通道的数目较少，则所得到的上界是紧的。
2016-04-19 cs.ET cs.IT math.IT
ART-Rx: A Proportional-Integral-Derivative (PID) Controlled Adaptive Real-Time Threshold Receiver for Molecular Communication
本文提出用于分子通信的自适应实时阈值接收器ART-Rx，通过PID控制器动态调整检测阈值，显著降低了比特错误率并提升了高噪声环境下的鲁棒性。
2024-11-14 cs.ET cs.SY eess.SY
