[发明专利]一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法

说明书

一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，包括如下步骤：第一步，建立多跳移动分子通信网络模型，在此基础上得到两跳移动分子通信网络在DTM情况下中继节点和目的节点处收到分子数的数学表达式；第二步，在目的节点处建立假设检验模型，利用最大后验概率MAP检测方法得到在DTM情况下目的节点处的检测阈值，并得到多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息的数学表达式；第三步，建立两跳移动分子通信网络在STM情况下的比特错误率和互信息定方法；第四步，建立多跳移动分子通信网络在DTM和STM情况下的比特错误率和互信息确定方法。本发明提出一种多跳移动分子通信网络低比特错误率和高互信息确定方法。

技术领域

本发明涉及纳米网络的通信技术，是一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法。

背景技术

纳米网络是一个正在兴起的崭新交叉科学研究领域，覆盖了纳米技术、传感技术、信息计算、通信技术等领域。目前，纳米网络的许多相关技术(如纳米机器架构、信息感知、数据融合、通信技术等)都有待开展深入研究。而作为其核心技术之一，纳米网络的数据通信技术研究还处于初期阶段。由于移动分子通信有区别于传统通信技术的特性并且适用于许多特定的应用环境中(例如人体内药物投送、健康监测、目标检测等)。因此，学术界普遍认为基于生物启发的移动分子通信是实现纳米网络最可行的通信技术之一。

移动分子通信研究面临的主要挑战之一是，随着源纳米机器与目的纳米机器通信距离的增加，分子的浓度衰减较快，导致两个纳米机器之间信息传输的可靠性大大降低，有效的方法是利用中继纳米机器提高其可靠性。在多跳移动分子通信中，纳米机器均处于移动的状态，该网络通过中继纳米机器的共同协作完成从源纳米机器到目的纳米机器之间信息的传输。多跳移动分子通信是纳米网络中多个纳米机器之间一种新型的通信方式，也是纳米网络中最为重要最为实用的分子通信方式。

在多跳移动分子通信中，在中继纳米机器(简称节点)处通常采用不同的中继策略，包括使用解码转发(Decode-and-forward，DF)协议和放大转发(Amplify-and-Forward，AF)协议。与DF中继相比，AF中继协议中解码操作仅在接收节点上执行，因此AF中继协议的复杂度相对较低。如何在节点移动的情况下，采用AF 中继并考虑链路噪声的多跳移动分子通信网络的性能分析具有挑战性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于AF协议的多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，对采用AF中继协作协议的移动多跳分子通信网络进行了研究，在每个中继节点处采用释放不同类型的分子(Different type of molecules，DTM)和相同类型的分子(Same type of molecules，STM)两种分子调制方案，在此基础上提出了该网络的比特错误率和互信息的确定方法。

为了解决上述技术问题本发明采用如下技术方案：

一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，其特征在于，所述确定方法包括以下步骤：

第一步，建立多跳移动分子通信网络模型，在此基础上得到两跳移动分子通信网络在DTM情况下中继节点和目的节点处收到分子数的数学表达式；

第二步，在目的节点处建立假设检验模型，利用最大后验概率MAP方法得到在DTM情况下目的节点处的检测阈值，并得到多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息的数学表达式；

第三步，建立两跳移动分子通信网络在STM情况下的比特错误率和互信息定方法；

第四步，建立多跳移动分子通信网络在DTM和STM情况下的比特错误率和互信息确定方法。