分子通信的频域检测
信号处理
2023-01-04 v1 信息论
math.IT
摘要
分子通信(MC)是一种受生物启发的通信范式,其使用分子作为信息载体,因此需要非常规的收发机架构与调制/检测技术。实用的MC接收机(MC-Rx)可基于场效应晶体管生物传感器(bioFET)架构实现,其中表面受体与配体可逆反应,配体浓度编码信息。配体结合受体的时变浓度随后通过场效应转换为电信号,用于解码所传输信息。然而,配体-受体相互作用不能提供理想的分子选择性,因为共存于MC信道中的相似类型配体(即干扰物)可与同类受体相互作用,导致串扰。利用接收机电气输出的时域样本克服这种分子串扰并非总是可行,尤其在接收机不知晓干扰物统计特性或接近饱和工作时。本研究中,我们提出一种用于基于bioFET的MC-Rx的频域检测(FDD)技术,其利用不同类型配体结合反应速率的差异,该差异反映于配体-受体结合涨落的噪声谱中。我们解析推导了FDD技术的误比特率(BEP),并证明相较于广泛使用的时域检测(TDD)技术,其在随机分子干扰下解码所传输浓度信号的有效性。所提FDD方法可应用于任何采用受体分子作为信道-接收机接口的基于生物传感器的MC-Rx。
引用
@article{arxiv.2301.01049,
title = {Frequency-Domain Detection for Molecular Communications},
author = {Meltem Civas and Ali Abdali and Murat Kuscu and Ozgur B. Akan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.01049},
year = {2023}
}