分子通信近期进展综述

随着过去十年纳米技术、生物工程和合成生物学领域的巨大进步，微尺度和纳尺度器件正成为现实。然而，在微小器件之间构建可靠通信系统的问题仍然是一个开放性问题。与此同时，尽管无线电通信已十分普及，但在某些领域，传统电磁波仍难以到达或成本高昂。工业、城市和医疗应用中的兴趣点往往位于嵌入式和深层区域，仅能通过心室等微小尺度通道进入，常规无线电波和微波无法到达；或者其位置导致定向高频系统失效。受自然界启发，解决这些问题的方案之一是分子通信（MC），即利用化学信号传输信息。虽然生物学家研究 MC 已有数十年，但从通信工程角度对其进行研究仅约 10 年。迄今为止已发表了大量论文，但由于需要跨学科合作，许多结果仍处于初步阶段。本文突出了 MC 工程领域的近期进展。首先讨论了 MC 系统所使用的生物、化学和物理过程，包括 MC 发射器和接收器的不同组件，以及传播和传输机制。随后，从通信工程角度对近期部分 MC 研究工作进行了全面综述。文章最后对 MC 的技术就绪度进行了分析，并提出了未来的研究方向。