分子干扰下配体受体分子通信中的检测

分子通信(MC)是一种受生物启发的通信技术，利用分子在生物纳米设备间传递信息。本文关注采用配体受体的生物MC接收机检测问题，以推断编码于分子（即配体）浓度中的传输消息。实践中受体对目标配体并非理想选择性，在生理环境中它们可能以不同反应速率与多种配体相互作用，取决于其结合亲和力。这种分子串扰会对MC造成显著干扰。我们考虑如下特定场景：信道中存在不可忽略的干扰分子浓度，其与信息分子具有相似受体结合特征，且接收机采用单一类型受体。我们研究了四种不同检测方法的性能，它们利用配体-受体结合反应的不同统计量：受体结合瞬时数量、受体未结合时长、受体结合时长，以及采样时间间隔内未结合与结合时长的组合。所引入检测方法的性能以误码概率评估，考察变量包括分子干扰强度、信息分子与干扰分子相似度、受体数量，以及比特0与比特1传输的接收浓度差。我们提出合成受体设计，可将所需受体统计量转换为细胞内分子浓度，以及可化学执行检测所需计算的化学反应网络。