ART-Rx：一种比例-积分-微分(PID)控制的自适应实时阈值接收器用于分子通信

微流控通道中的分子通信(分子通信)在信号检测方面面临着显著挑战，主要由于分子扩散的随机性以及动态、嘈杂环境。常规检测方法在不同信道条件下常常难以应对，导致高比特错误率(BER)和通信效率下降。本文引入ART-Rx，即分子通信的自适应实时阈值接收器，旨在解决上述挑战。该系统在概念系统芯片(SoC)内实现，采用比例-积分-微分(PID)控制器，基于实时观察到的误差动态调整检测阈值。使用MATLAB和Smoldyn进行的全面仿真将ART-Rx的性能与统计上最优的检测阈值进行比较，涵盖各种场景，包括干扰水平、浓度移位 keying(CSK)水平、流速、发射机-接收机距离、扩散系数和结合速率。结果表明，ART-Rx显著优于常规方法，即使在高噪声条件和极端信道环境中，也能保持始终较低的BER和比特错误概率(BEP)。该系统对干扰具有卓越的鲁棒性，并显示出在CSK调制中实现更高数据率的潜力。此外，由于ART-Rx能够有效适应微流控通道中变化的环境条件，因此提供了一种计算效率高、操作简单的方案，以提升纳米尺度通信系统中的信号检测能力。这一方法为改进实际分子通信系统中数据传输可靠性提供了具有控制理论基础的有前景的解决方案，潜在应用领域包括医疗保健、脑机接口(BMI)和生物纳米物联网(IoBNT)。