受嗅觉启发的分子通信：分子混合物移位键控与交叉反应受体阵列
信息论
2022-03-09 v1 math.IT
摘要
在本文中，我们提出了一种受动物嗅觉启发的工程化分子通信（MC）系统新概念。我们关注多用户场景，其中多个发送方希望与中心接收方通信。我们假设每个发送方采用独特的不同类型信号分子混合物来表示其消息，且接收方配备包含 种不同类型受体的阵列以检测所发射的分子混合物。基于\textit{正交}分子-受体对的 MC 系统设计意味着接收方硬件复杂度随信号分子类型数 线性增长（即 ）。自然嗅觉系统通过使用\textit{交叉反应}受体阵列来避免此种高复杂度，其中每种分子激活多种受体，且每种受体虽以不同激活强度但主要由多种分子激活。例如，据信人类嗅觉系统仅使用数百种受体类型即可区分数千种化学物质，即 。受此观察启发，我们首先建立了考虑嗅觉关键特性的端到端 MC 信道模型。随后，我们给出了所提出的发送方与接收方设计。特别地，给定一组信号分子，我们开发了将分子分配给不同发送方并优化通信用混合物字母表的算法。此外，我们将分子混合物恢复表述为一个凸压缩感知问题，可通过现有数值求解器高效求解。
引用
@article{arxiv.2203.04225,
title = {Olfaction-inspired MCs: Molecule Mixture Shift Keying and Cross-Reactive Receptor Arrays},
author = {Vahid Jamali and Helene M. Loos and Andrea Buettner and Robert Schober and H. Vincent Poor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.04225},
year = {2022}
}