[发明专利]一种扩散的多播分子通信网络的比特错误率确定方法

说明书

一种扩散的多播分子通信网络的比特错误率确定方法，包括以下步骤：第一步，建立扩散的多播分子通信模型，并分析一跳链路中的比特错误率，在二进制分子通信模型中，用发送方纳米机器是否释放分子来代表不同的比特信息，若当前发送的比特为1时，会释放规定类型的分子到生物环境中，分子在介质中以布朗形式运动，若传递比特0时则不释放分子；第二步，分析每个纳米机器采用不同类型的分子的中继策略下多播分子通信网络的比特错误率；第三步，分析每个纳米机器采用相同类型的分子的中继策略下多播分子通信网络的比特错误率，并提出调整阈值的方式有效减少并行中继纳米机器间发送相同类型分子时的干扰。本发明有效解析比特错误率、减小干扰。

技术领域

本发明涉及生物技术、纳米技术、通信技术，是一种扩散的多播分子通信网络，主要针对比特错误率确定方法。

背景技术

近年来纳米技术的迅猛发展，新型的分子通信网络逐渐走入公众的视野。其中，承担重要作用的小型纳米级(10^-9米)设备称为纳米机器，它主要负责执行计算、感知等一些简单的任务。由于纳米机器自身尺寸、能力的限制，单个纳米机器不足以完成更复杂的任务要求，因此在分子通信网络中需要以分布式的方式组织多个纳米机器，相互协调，从而能够使得信息的传递的范围更广、准确性更高。基于纳米技术的实用性，分子通信网络有望在医药、工业、环境等多个应用领域发挥潜在的作用。

分子通信是以生物化学分子为信息载体，通过信息分子在生物环境中的自由扩散来进行消息传递的。它的基本通信过程包括信息的编码、发送、传输、接收和解码五个步骤。发送方纳米机器TN(Transmitter Nanomachine)发送携带编码信息的信息分子到介质中，信息分子在介质中以布朗运动的形式进行传输，由能够识别此信息分子的接收方纳米机器RN(Receiver Nanomachine)接收并按特定方式解码信息。分子通信属于生物技术、纳米技术、通信技术多学科交叉的前沿领域，是实现纳米网络的重要基础，在学术界普遍认为分子通信是实现纳米网络最可行的通信技术之一。

在扩散的分子通信模型中，由于自由扩散的随机性，分子会在生物环境中随机运动，并非所有分子都能到达接收方纳米机器。此外，随着纳米机器之间距离的增大，扩散的时间也会相应变大，当超过一定范围时，接收方纳米机器可能在规定时间中接收不到分子，最终影响性能。因此，解决以上问题并完善扩散的分子通信模型势在必行。

发明内容

为了克服已有扩散的多播分子通信网络无法有效确定比特错误率的不足，本发明提供一种有效解析比特错误率的扩散的多播分子通信网络的比特错误率确定方法。

为了解决上述技术问题本发明采用如下技术方案：

一种扩散的多播分子通信网络的比特错误率确定方法，所述确定方法包括如下步骤：

第一步，建立扩散的多播分子通信模型，并分析一跳链路时的比特错误率；

在二进制分子通信模型中，用发送方纳米机器是否释放分子来代表比特信息的发送，当前发送的比特为1时，会释放规定类型的分子到生物环境中，传递比特0时则不释放分子；发送方纳米机器释放分子后，分子在介质中以布朗形式运动，不同类型的分子之间的运动相互独立，互不影响；基于一维环境中的分子扩散，在分子传输及扩散过程中，描述任一个分子从发送方纳米机器n到达接收方纳米机器q的时间t的概率密度函数为：

其中，d_nq表示两纳米机器n、q间的距离，D是生物环境的扩散系数，若环境中的分子类型改变时其扩散系数也相应改变。因此，f_nq(t)的累积分布函数F_nq(t)用于描述一个分子在从t＝0开始至t时刻之前到达接收方纳米机器的概率，表示如下：