一种用于多发射机分子通信的具有公共检测阈值的 $M$ 元浓度移位键控

浓度移位键控(CSK)是一种被广泛研究的基于分子通信的纳米网络调制技术,其是生物纳米物联网络(IoBNT)的关键赋能技术。现有 CSK 方法虽提供最优错误性能,但运算复杂度随发射机数量 $K$ 增长而恶化。本研究提出一种新颖的 $M$ 元 CSK 方法:具有公共检测阈值的 CSK(CSK-CT)。CSK-CT 使用设定得足够低的\textit{公共}阈值,以保证来自所有发射机的符号无论距离均可可靠检测。推导了闭式表达式以获取公共阈值与释放浓度。为进一步提升错误性能,利用缩放指数优化释放浓度,该指数同时优化公共阈值。针对各类 $K$ 与 $M$ 值,将 CSK-CT 性能与基准 CSK 进行比较评估。CSK-CT 的错误概率介于 $10^{-7}$ 与 $10^{-4}$ 之间,相较基准 CSK(从 $10^{-4}$ 到 $10^{-3}$)有显著改善。在复杂度方面,CSK-CT 为 $\mathcal{O}\big(n\big)$ 且不随 $K$ 而随 $M$ ($M\ll K$) 缩放,而基准为 $\mathcal{O}\big(n^2\big)$。此外,CSK-CT 可缓解码间干扰(ISI),尽管此方面值得进一步研究。因其低错误率、改进的可扩展性、降低的复杂度及潜在的 ISI 缓解特性,CSK-CT 对聚焦于数据收集的 IoBNT 应用尤为有利。其有效性在算力受限的接收机需从多发射机收集重要健康数据的场景中尤为显著。