14、医疗多媒体纳米通信中的噪声研究

医疗多媒体纳米通信中的噪声研究

1. 纳米通信噪声概述

纳米通信在生物医疗领域有着重要的应用前景，如健康监测和靶向药物输送等。然而，纳米通信面临着极端环境的挑战，噪声就是其中不可忽视的因素。纳米通信主要分为分子纳米通信（MNC）和电磁纳米通信（EMNC），每类通信都存在多种不同类型的噪声。

2. MNC中的噪声模型

2.1 反应障碍噪声

反应障碍会严重影响接收到的分子数量，从而产生反应障碍噪声。虽然已有文献模拟了接收器接收到的分子数量与障碍半径和反应概率的关系，但缺少用于说明反应障碍噪声的概率分布。在反应障碍噪声下，信道冲激响应为：
[h(x,y,z,t) = \frac{1}{(4\pi Dt)^{3/2}} \exp\left(-\frac{d^2}{4Dr}\right), t \geq 0]
其中，(D) 是扩散系数，(d) 是发射端（TN）和接收端（RN）之间的距离。相应地，RN 接收到的分子数量为：
[N_P = \alpha V_{rx} h(x,y,z,t)]
这里，(\alpha) 是 TN 在 (t = 0) 时刻释放的分子总数，(V_{rx}) 是球形 RN 的体积，(V_{rx} = \frac{4\pi}{3}R_{rx}^3)，(R_{rx}) 是接收器半径。

2.2 外部噪声

所有来自非预期源（如其他发射机或泄漏源）的信号都被视为外部噪声。假设存在 (U - 1) 个非预期发射源，接收器接收到的总信号为：
[N_{a_{obs}}(t) = N_{a_1}(t) + \sum_{u = 2}^{U} N_{a_u}(t)]
其中，(N_{a