分子通信中联合时间与浓度调制的容量研究
信息论
2020-06-25 v1 math.IT
摘要
大多数基于扩散的分子信道由于扩散环境的结构而具有较低的信息容量。为解决此问题，本文通过同时利用释放分子的时间和浓度水平进行信息传输，研究基于扩散的分子通信的容量。发送端在由输入数据决定的某个子区间内以某一浓度水平释放分子，从而采用联合时间与浓度（JTAC）调制。接收端的观测时间等于符号周期，被划分为若干子区间（不一定与发送端子区间数相等），并统计每个子区间内接收到的分子数。我们提出了三种实用方案，取决于接收端如何利用子区间内统计的分子数，并给出每种情况下容量的下界。此外，利用对称 Kullback-Liebler（KL）散度度量获得 JTAC 信道容量的可计算上界。最后，使用 Blahut-Arimoto 算法数值计算容量，并确定所推导界紧致的程度。数值结果表明，我们的界很紧，尤其是在高扩散系数环境中。同时也展示了相对于传统基于浓度的调制和基于定时的调制的改进。
引用
@article{arxiv.2006.13398,
title = {On the Capacity of the Joint Time and Concentration Modulation for Molecular Communications},
author = {Farhad Mirkarimi and Mahtab Mirmohseni and Masoumeh Nasiri-Kenari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13398},
year = {2020}
}