具有吸收接收器的扩散移动分子通信：随机分析与应用
信息论
2019-08-16 v1 math.IT
摘要
本文对三维扩散移动分子通信（MC）系统的时变信道冲激响应（CIR）进行随机分析，其中发送器、吸收接收器与分子均可自由扩散。在我们的分析中，推导了CIR的均值、方差、概率密度函数（PDF）与累积分布函数（CDF）。我们还推导了在给定时间段内释放的分子被接收器吸收的概率 p 的PDF与CDF。所得分析结果被用于设计具有不完美信道状态信息的药物递送与MC系统。对于第一个应用，我们利用CIR的均值与方差优化采用移动药物载体的可控释放药物递送系统。我们基于CIR的PDF与CDF评估所提释放设计的性能。与恒定释放方案相比，我们展示了释放药物量的显著节省，并揭示了考虑药物载体流动性以确保可靠药物递送的必要性。对于第二个应用，我们利用移动收发器间距离的PDF与 p 的CDF优化采用开关键控调制与阈值检测的MC系统的三个设计参数。具体而言，我们优化接收器处的检测阈值、发送器处的释放轮廓以及比特帧的时间长度。我们表明，所提最优设计在误码率与分子使用效率方面能显著改善系统性能。
引用
@article{arxiv.1908.05600,
title = {Diffusive Mobile MC with Absorbing Receivers: Stochastic Analysis and Applications},
author = {Trang Ngoc Cao and Arman Ahmadzadeh and Vahid Jamali and Wayan Wicke and Phee Lep Yeoh and Jamie Evans and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05600},
year = {2019}
}
备注
30 pages, 9 figures, this paper has been submitted to IEEE for possible publication and presented in part at IEEE ICC 2019. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1811.00417