基于扩散机制的分子通信理论基础研究

基本信息
批准号:61471335
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:李辉
学科分类:
依托单位:中国科学技术大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭东宁,赵宇峰,汤俊杰,陈容安,尚国武,陈林
关键词:
信道容量序列设计香农限经典信息论
结项摘要

Molecular communication is a kind of communication technology using the biochemical molecules as the information carriers. Molecular communication learns the scheme of the information exchanges between the cells of the organisms in the nature, which is one of the promising methods for the communication in nanometre/micrometre scale and is also an important approach for generalizing the current communication framework to the nanoscale. Current research of molecular communication is mainly on the implementation of the basic communication functions. The fundamental problems such as the principle of molecular communicaiton, the quality and efficiency of the communication should be investigated in depth under the direction of information theory and communication theory. In this project, the information exchange and working environment of molecular communication will be studied in detail and the following research work will be carried out based on information theory, communication theory and bionano technolgy: 1) the channel model and capacity of molecular communication; 2) the diffusion based modulation scheme and detection methods; 3) the reliable communication methods in molecular communication. From the classical Shannon information theory, the principle of information transmitting will be studied, the limit of molecular communication will be detemined and the method to improve the communication quality and efficiency will be developped. This research is very important for the development of molecular information theory in the nanoscale and is the key support for the building of the nanonetwork.

分子通信是一种使用生物化学分子作为信息载体的通信技术,它借鉴了自然界中生物体的细胞之间利用化学分子进行信息交互,是实现纳米/微米级通信的重要方式之一,也是现有的宏观通信体系向纳米/微米尺度拓展的重要途径。目前已有的研究主要集中在分析和实现分子通信的基本通信功能,由于分子通信的信息论和通信理论尚未建立,对分子通信的原理、通信质量和通信效率等基本理论问题亟待进一步深入研究。本课题将深入分析分子通信的信息交互特征和工作环境,将信息论、通信理论与生物纳米技术有机结合,开展以下研究工作:1) 分子通信的信道模型和信道容量分析;2) 分子扩散机制下的调制方案与检测方法;3) 分子通信中的可靠传输方法。本课题将从经典的香农信息论出发,分析分子通信系统中信息传输的规律,确定其通信性能极限,发展提高分子通信质量和效率的方法,为最终建立分子(纳米尺度)信息论奠定理论基础,为实现纳米/微米级通信提供技术积累。

项目摘要

深入分析分子通信的信息交互特征和工作环境,将信息论和通信理论运用到生化和纳米模型的分析中,对分子通信系统中的信道模型、信道容量、调制解调和可靠传输等关键问题开展分析研究。初步构建了分子通信的基本模型和基础理论,对如何发展微尺度下,基于粒子运动的信息论,实现纳米/微米级的通信有了新的认识。课题在加性逆高斯信道下的分子通信建模和信道容量分析,时间调制分子通信中的信道参数估计,基于串扰距离的分子通信信道卷积码译码算法等关键问题上开展了理论研究和仿真实验,取得了一系列研究进展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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