آشکارسازی تطبیقی بهینه در مخابرات مولکولی با رویکرد مبتنی بر کاهش تداخل بین سمبلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 برق، مهندسی،زنجان،زنجان، ایران

2 برق ، مهندسی ؛ زنجان ؛ ایران ؛ زنجان

چکیده

در سال‌های اخیر با گسترش علوم در حوزه نانو شاهد به وجود آمدن شاخه جدیدی از مخابرات تحت عنوان مخابرات مولکولی بوده‌ایم. اگر بخواهیم مقایسه‌ای بین مخابرات مولکولی و مخابرات رایج مبتنی بر امواج رادیویی انجام دهیم، باید بگوییم هدف هر دو ارسال و دریافت پیام است ولی در عمل این دو هیچ شباهتی به یکدیگر ندارند. همانطور که از اسم مخابرات مولکولی بر‌می‌‌آید، این نوع از مخابرات شباهت زیادی به فرآیند‌های زیستی موجود در طبیعت دارد. مخابرات مولکولی شاخه‌ای بین رشته‌ای است که در آن از علوم مختلفی از جمله مهندسی مخابرات سیستم، مهندسی پزشکی و فناوری نانو استفاده می‌گردد. این نوع از مخابرات برای ارسال و دریافت پیام در مقیاس‌های نانو و میکرو استفاده می‌شود. در مخابرات مولکولی از مولکول‌ها برای ارسال و دریافت پیام استفاده می‌شود. در این پژوهش سناریوی استاتیک در مخابرات مولکولی بررسی شده است. جنبه‌های مهندسی در مخابرات مولکولی، یکی از اهداف اصلی در این پژوهش است که با معرفی انواع تکنیک‌های مدولاسیون، مدل‌های کانال انتشار و تداخل بین سمبلی به آن پرداخته شده است. اثر تداخل بین سمبلی و راه‌های مقابله با آن، با استفاده از یک روش تطبیقی، ارائه شده است. برای بررسی کارایی این روش نیز از معیار نرخ خطای بیت استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimized adaptive detection in molecular communication based on reduction of inter-symbolic interference

نویسندگان [English]

  • Mahdi Jahangiri 1
  • Mohammad Mostafavi 2
1 Electrical Engineering,Engineering,Zanjan,Zanjan, Iran
2 Electrical Engineering; Engineering ; zanjan ; Iran
چکیده [English]

In recent years, a new branch of telecommunication named Molecular Communication is created due to the developing of science in nano fields. Comparing Molecular Communication and conventional communication based on radio frequency, we should notice that the aim of both is sending and receiving data but in fact, there is no similarity between them. As it can be observed of name, Molecular Communication, this kind of communication has many similarities to biological processes in nature. Molecular Communication is interdisciplinary which uses a variety of science such as communication systems engineering, biomedical engineering and nanotechnology. This type of telecommunication is used to send and receive messages at nano and micro scales. In Molecular communication, molecules are used to transfer messages. In this study, the static scenario in Molecular Communication is investigated. Engineering aspects in Molecular Communication is one of the main goals of this study that introduces a variety of modulation techniques, diffusion channel models and inter symbol interference. The effect of inter symbol interference and ways of coping with it, is presented using an adaptive method. The bit error rate criterion is also used to evaluate the efficiency of this method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Molecular communications
  • Nanomachine
  • Information particles
  • inter-symbol interference
  • Molecular diffusion

مراجع

 

   [1]      Farsad, N., Yilmaz, H. B., Eckford, A., Chae, C. B., & Guo, W. (2016). A comprehensive survey of recent advancements in molecular communication. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(3), 1887-1919.
   [2]      Hiyama, S., Moritani, Y., Suda, T., Egashira, R., Enomoto, A., Moore, M., & Nakano, T. (2006). Molecular communication. Journal-Institute of Electronics Information and Communication Engineers, 89(2), 162.
   [3]      Kuran, M. S., Yilmaz, H. B., Tugcu, T., & Akyildiz, I. F. (2011, June). Modulation techniques for communication via diffusion in nanonetworks. In 2011 IEEE international conference on communications (ICC) (pp. 1-5). IEEE.
   [4]      Kuran, M. Ş., Yilmaz, H. B., Tugcu, T., & Akyildiz, I. F. (2012). Interference effects on modulation techniques in diffusion based nanonetworks. Nano Communication Networks, 3(1), 65-73.
   [5]      Kim, N. R., & Chae, C. B. (2013). Novel modulation techniques using isomers as messenger molecules for nano communication networks via diffusion. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 31(12), 847-856.
   [6]      N. Garralda, I. Llatser, A. Cabellos-Aparicio, E. Alarc´on, and M. Pierobon,“Diffusion-based physical channel identification in molecular nanonetworks,” Elsevier Nano Commun. Netw., vol. 2, no. 4, pp. 196–204, Dec. 2011.
   [7]      M. U. Mahfuz, D. Makrakis, and H. T. Mouftah, “On the characterization of binary concentration-encoded molecular communication in nanonetworks,” Elsevier Nano Commun. Netw., vol. 1, no. 4, pp. 289–300, Dec. 2010.
   [8]      I. Llatser, A. Cabellos-Aparicio, M. Pierobon, and E. Alarcon, “Detection techniques for diffusion-based molecular communication,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 31, no. 12, pp. 726–734, Dec. 2013.
   [9]      B. Tepekule, A. E. Pusane, H. B. Yilmaz, and T. Tugcu, “Energy efficient ISI mitigation for communication via diffusion,” in Proc. IEEE Int. Black Sea Conf. on Commun. and Netw. (BlackSeaCom), 2014, pp.33–37
[10]      A. W. Eckford, “Nanoscale communication with brownian motion,” in Proc. Conf. on Inf. Sci. and Syst. (CISS), Baltimore, MD, 2007, pp.160–165.
[11]      B. Atakan and O. B. Akan, “An information theoretical approach for molecular communication,” in Proc. Int. Conf. on Bio-Inspired Models of Netw., Inf. and Comput. Syst. (BIONETICS), Budapest, Hungary,2007, pp. 33–40.
[12]      J. Crank, The Mathematics of Diffusion, 2nd ed. Oxford University Press, 1975.
[13]      D. Kilinc and O. B. Akan, “Receiver design for molecular communication,”IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 31, no. 12, pp. 705–714, Dec.2013.
[14]      M. Pierobon and I. F. Akyildiz, “Diffusion-based noise analysis for molecular communication in nanonetworks,” IEEE Trans. Signal Process.,vol. 59, no. 6, pp. 2532–2547, Jun. 2011.
[15]      B. Li, M. Sun, S. Wang, W. Guo, and C. Zhao, “Local convexity inspired low-complexity noncoherent signal detector for nanoscale molecular communications,” IEEE Trans. Commun., vol. 64, no. 5, pp. 2079–2091,Jan. 2016.
[16]      A. Singhal, R. K. Mallik, and B. Lall, “Performance analysis of amplitude modulation schemes for diffusion-based molecular communication,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 14, no. 10, pp. 5681–5691,2015.
[17]      Chang, G., Lin, L., & Yan, H. (2017). Adaptive detection and ISI mitigation for mobile molecular communication. IEEE Transactions on nanobioscience, 17(1), 21-35.
[18]      B. H. Koo, C. Lee, H. B. Yilmaz, N. Farsad, A. Eckford, and C. B.Chae, “Molecular MIMO: From theory to prototype,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 34, no. 3, pp. 600–614, Mar. 2016.
[19]      A. Aijaz and A.-H. Aghvami, “Error performance of diffusion-based molecular communication using pulse-based modulation,” IEEE Trans. Nanobiosci., vol. 14, no. 1, pp. 146–151, Jan. 2015.
 
 
فصلنامه صنایع الکترونیک
دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 41
اردیبهشت 1399
صفحه 25-38

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 شهریور 1398
  • تاریخ بازنگری: 03 دی 1398
  • تاریخ پذیرش: 30 دی 1398
  • تاریخ اولین انتشار: 01 اردیبهشت 1399

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار