【摘 要】
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分子通信（MC）是利用生化信号,在自然和人工合成的纳米网络之间实现信息交换的一种通信方式。其中,分子定向通信技术可以应用在生物医学中的目标物质检测、智能药物输送。现有文献中,普遍采用基于多引诱剂、多中继的方式实现定向通信控制算法,该方式具有靶向性强的优点,适合的场景多在小区域、纳米机短距离控制上,但是实现的复杂度较高,因此研究设计复杂度低的基于趋化效应的定向通信控制算法具有重要的意义。这些年,通过
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分子通信（MC）是利用生化信号,在自然和人工合成的纳米网络之间实现信息交换的一种通信方式。其中,分子定向通信技术可以应用在生物医学中的目标物质检测、智能药物输送。现有文献中,普遍采用基于多引诱剂、多中继的方式实现定向通信控制算法,该方式具有靶向性强的优点,适合的场景多在小区域、纳米机短距离控制上,但是实现的复杂度较高,因此研究设计复杂度低的基于趋化效应的定向通信控制算法具有重要的意义。这些年,通过对趋磁细菌的研究,发现它的一些特性很适用在生物医学上的靶向治疗,研究基于趋磁效应的定向通信控制算法具有重要的意义,趋磁效应的使用场景主要集中在大区域、纳米机长距离控制上。基于上述场景,本文研究新的定向通信技术,解决现有算法的作用范围有限,设计复杂度高的问题。本文主要的研究内容与贡献如下:1.针对趋化效应研究中,现有的多中继算法实现复杂度高等问题,提出基于群聚感知的定向通信控制算法,一方面减少纳米机、中继实现的复杂度,并且与现有的多中继算法相比,具有高效、稳定、节约资源的优点。2.研究趋磁效应下的纳米机动力学问题,修正Langevin方程,在血管环境下,提出基于趋磁效应的定向通信控制算法,并进行性能分析。3.针对趋磁效应与趋化效应的优点,提出基于混合梯度的定向通信控制算法,该算法相比基于趋磁效应的定向通信控制算法,具有更高的纳米机到达率等性能指标。4.针对基于混合梯度的定向通信控制算法中,目标释放引诱剂影响范围有限的问题,提出了基于中继的混合梯度定向通信控制算法,该算法具有较快的收敛速度、较高的纳米机到达率等优点。根据上述的研究表明,本文提出的基于群聚感知的定向通信控制算法在小区域扩散环境中具有良好的性能;基于中继的混合梯度定向通信控制算法在长距离传输上具有快速、准确的特点,在实际的药物传输等场景中有实际的应用场景。
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