扩散分子通信系统的综合反应接收机建模：可逆结合、分子降解与有限受体数量
新兴技术
2016-10-04 v2 信息论
math.IT
化学物理
摘要
本文研究分子通信系统中的接收机建模问题。我们考虑流体环境中发射纳米机器与接收纳米机器之间的扩散分子通信信道。发射纳米机器释放到环境中的信息分子可通过一级降解反应在信道中降解，而到达接收纳米机器的分子则可与接收受体蛋白发生可逆双分子反应。据此，我们区分两种情形。在第一种情形中，我们假设接收机整个表面被受体分子覆盖。我们推导出接收机处期望接收信号的闭式解析表达式，即接收机表面活化受体的期望数量。然后，在第二种情形中，我们考虑受体分子数量有限且均匀分布的受体分子仅部分覆盖接收机表面的情况。我们证明，在适当修正正向反应速率常数后，此情形下的期望接收信号可由第一种情形的期望接收信号精确近似。通过对所考虑环境进行基于布朗运动粒子的仿真，我们验证了推导出的解析结果的准确性，并展示了受体占据效应对推导出的解析结果的影响。
引用
@article{arxiv.1606.07717,
title = {Comprehensive Reactive Receiver Modeling for Diffusive Molecular Communication Systems: Reversible Binding, Molecule Degradation, and Finite Number of Receptors},
author = {Arman Ahmadzadeh and Hamidreza Arjmandi and Andreas Burkovski and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.07717},
year = {2016}
}
备注
15 pages, 10 figures, 1 appendix. Accepted for publication in IEEE Transactions on NanoBioscience. (Author's comment: Manuscript submitted June 03, 2016; accepted August 23, 2016. This article is the extended version of the conference paper arXiv:1512.06726)