基于扩散信道的分子通信系统模型研究

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1、分类号ＴＰ３９３密级公开－学号１３２２７３硕女学位论文（学术型）题目基于扩散信道的分子通信系统模型研究作者卢鹏飞指导教吴振强教枚－级学科名称计算机科学与技术—级学科名称计鼻机系统结构提交日期二〇—六年五月学位论文原创巧声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行研巧工作所取得的研。巧成果尽我所知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含本人或他人己申请学位或其他用途使用过的成果。

2、对本文的研巧做出重要巧献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。一本学位论文若有不实或者侵犯他人权利的，本人愿意承担切相关的法律责任。作者签名：夕贿曰期：年月／文曰学位论文知识产权及使用授权声明书本人在导师指导下所完成的学位论文及相关成果，知识产权归属陕西师范大学。本人完全了解陕西师范大学有关保存、使用学位论文的规定，允许本论文被査巧和借阅，学校有权保留学位论文并向国家有关部口或机构送交论文的纸质版和电子版，有权将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采巧任何复制手段

3、保存和汇编本论文。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时奢名单位仍为陕西师范大学。保密论文解密后适用本声明。＂年作難名：曰觀〇月曰莖＿＞／若《摘要随着芯片制造工艺的不断进步，未来芯片的体积将越来越小，摩尔定律在芯片制造行业也逐渐不再适用。芯片的制造将进入纳电子时代，制得更小尺度？的电子器件及通信设备，即纳米机（尺度在ＩｎｍｌＯＯｎｍ范围）。对于纳米机的制造，主要有自顶向下、自底向上和生物混合Ｈ种方法。单个纳米由于其功能和作用范围有限，为了使其实现更复杂的功能并实现信息共享，就

4、需要构成纳米网络。纳米机之间形成网络的方式主要有纳米机械通信、声通信、纳米电磁通信和分子通信等四种方式，在，而分子通信由于其具有天然的生物适应性和能耗低的特点生物医学、环境工程、工业制造、军事和通信领域都有着非常广泛的应用前景。，尽管分子通信受到了越来越多科研人员的关注但其高度交叉学科特性，各学科研究人员协同工作难度较大，且分子通信实验耗时、器材昂贵。因此，现阶段分子通信领域的研究方法主要Ｗ模拟仿真方法进行微观规律研究，缺乏有效的。演示平台，更缺乏对理论成果的实证性研究条件２０１３年，加拿大约克大学

5、与英国华威大学一、韩国延世大学联合开发了世界上第个可Ｗ演示的分子通信平台Ｋｉｎｂｏｓｈｉ。考虑到Ｋｉｎｂｏｓｈｉ平台是基于流扩散的平台，自然界中分子通信的实现多数是通过自由扩散方式，针，且通信距离较短。论文在考虑重力因素的情况下一对生物界中蒸腾作用、海洋中的生物累等场景的需要，提出了种垂直扩散方式下的分子通信模型，并在此基础上开发了垂直分子通信平台Ａｒｅｓ。本文的主要研究工作由Ｗ下几部分组成：（１）对分子通信领域做了综述性研究。重点对分子通信的通信模型、调制方法、信道分类等进行了概括性描述。

6、（２）构建基于扩散的垂直分子通信模型。受到喷泉喷射形状的启发，在垂直方向上，发送端释放定量的信息分子，对于部分信息分子可Ｗ到达最大距离，这可Ｗ用于記向药物治疗中药物量与祀向目标之间距离的控制一种垂。本文构建了一直分子通信的理想模型，结合现有研究基础，在考虑重力因素的情况下构建了一般模型种垂直分子通信的。一（３）搭建了个垂直的分子通信平台。与Ｋｉｎｂｏｓｈｉ平台相比，该平台去掉Ｌ义尽量减少对外部资源的依赖，了风扇；平台基本处于封闭环境中消除了外界环境的干扰且发送控制端和接收控制端的距离更小，能够更好的

7、模拟真实环境下的分子通信。该平台的发送控制端主要由Ａｒｄｕｉｎｏ开发板、ＬＣＤＫｅｙｐａｄＳｈｉｅｌｄ、加Ｉ湿器姐成。通信信道是由短距离内酒精分子在空气中垂直扩散组成；接收控制端ａｄＳｈ－主要由Ａｒｄ山ｎｏ开发板、ＬＣＤＫ巧ｐｉｅ、Ｍ。ｌｄＱ３酒精传感器组成平台除了需要外部电源外可独立演示，通ｅａｄＳｈｉｅ过ＬＣＤｋｙｐｌｄ进行字符信息的输入并显示，携带比较方便。（４）通过数据拟合得到了Ａｒｅｓ平台下简化的分子通信信道模型。通过Ａｒｅｓ平台所得到的实验数据并进行分析，利用非线性最小

8、二乘法得出Ａｒｅｓ平台下较准确的分子通信模型，为分子通信后续的研究提供了实证条件。关键词：纳米网络纳米机，分子通信，自由扩散，ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔｈ－ｉｂｅＷｉ化ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｏｗｅｒｆｕｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉ说ｓｔｈ