一種基于MIMO技術的D-MoSK調制方法
一種基于mimo技術的d-mosk調制方法
技術領域
1.本發明涉及分子通信領域，尤其涉及一種基于mimo技術的分子類型調制方法。
背景技術：
2.分子通信是近年來新興的一個跨學科研究領域，分子通信是一種以生物化學分子為信息載體的短距離通信技術。基于mimo技術的分子通信系統是對前人在分子通信領域的科研工作的進一步研究。高速率的數據傳輸使得mimo技術在分子通信領域備受青睞。目前，在mimo技術中實現發射信息的調制算法主要是基于分子的濃度。即在某個時隙內，發射方通過發送一定濃度的分子來表示“1”信號，而對于“0”信號則不發送分子；接收方只有當接收到的分子濃度達到某個門限值后才將信息解調為比特“1”，否則的話解調為比特“0”。這種基于分子濃度的分子通信調制算法實現起來非常簡單，但由于mimo技術中分子的隨機擴散特性，發射機間的干擾，以及介質中的殘留分子堆積造成的碼間串擾和鏈路干擾問題非常嚴重，這無形中就接收機的判決增加了很大難度，信號判別的誤碼率較高，分子通信過程的可靠性受到了較大影響。
技術實現要素：
3.為了克服上述技術問題，本發明提出了一種基于mimo技術的d-mosk調制方法，在發射機采用釋放不同類型的分子(depleted-molecule shift keying，d-mosk)，相比于傳統鍵控調制(code shift keying，csk)有效地減輕了由于分子堆積問題及發射機間干擾造成的碼間串擾對解調結果的影響，提高了mimo技術調制算法的可靠性。
4.為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
5.一種基于mimo技術的d-mosk調制方法，所述調制方法包括以下步驟：
6.步驟1：建立mimo分子通信網絡模型，在此基礎上得到基于d-mosk和csk調制方法接收機收到的分子數分布的數學表達式；
7.步驟2：在接收機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到檢測閾值，并得到基于d-mosk和csk調制方法的mimo模型的誤碼率的數學表達式；
8.步驟3：對上述模型利用蒙特卡羅仿真方法對誤碼率數學表達式進行仿真驗證。
9.進一步，所述步驟1的過程如下：
10.建立一個三維無界環境下的mimo分子通信網絡模型，在節點和節點之間傳輸的信息被編碼為二進制序列，當節點要在第一個時隙開始時向中繼節點發送比特信息1時，節點會立即釋放一定數量的信息分子，而傳輸比特0時，節點不會釋放任何分子，假設所有節點在時間上完全同步；
11.在通信過程中，節點釋放分子到信道中，這些分子通過自由擴散傳播，最終一些分子可以到達接收方基于菲克第二擴散定律的擴散方程，被釋放的分子位置x(t)隨時間變化，其概率密度分布函數為
[0012][0013]
其中p
x
(x,t)是分子位置隨時間t變化的概率密度分布函數，x是距發射節點的距離，d表示擴散系數；
[0014]
因此分子在時隙持續時間ts內被接收器吸收的概率為
[0015][0016]
其中d是收發機間距離，r是收發機和球體半徑，erfc(x)是互補誤差函數；
[0017]
將接收機在時隙內接收到的分子數定義為n。n是一個服從二項分布的隨機變量，n表示在時間ts內被接收器吸收的分子數量，其公式如下
[0018]
n～b(n,p(d,ts))，
?????????????????????????????????????????
(3)
[0019]
其中n表示在當前時隙ts內發射的分子數；
[0020]
當p不接近1或0，且np足夠大時，二項分布近似為正態分布，則n表達式為
[0021]
n～n(np(d,ts),np(d,ts)(1-p(d,ts)))，
??????????????????????????????
(4)
[0022]
考慮表示出之前時隙對應接收機發射的分子對當前時隙的影響，假設ni表示在i個時隙之前發射并泄漏到當前時隙中的分子數，服從如下正態分布
[0023][0024]
其中，1/2是由于比特0和1的傳輸概率相等
[0025]
總isi可以寫為所有先前傳輸造成的干擾之和如下
[0026][0027]
根據實驗結果isi只來自于當前時隙的前k(k＝1,2,3
…
)個時隙，即將干擾與第k個時隙關聯近似isi為
[0028][0029]
其中d1表示和之間的距離，n1表示在時隙ts內發射的分子數；
[0030]
isi只包含過去時隙發射機對接收機的影響，而鏈路間干擾既包括過去時隙不相關發射機對接收機的影響，也包括當前時隙的影響。假設n
ili,0,i,1
表示在當前時隙發射機發送比特0的情況下對接收機表示如下
[0031][0032]
其中p(d,ts)定義為發射端在當前時隙釋放分子成功的概率，并且在當前時隙也被吸收的概率。ni表示第i個發射機在當前時隙發射的分子數，di表示第i個發射機與間的距離。同樣地，假設n
ili,1,i,1
表示在當前時隙發射機發送比特1的情況下對接收機的影響，則它的概率分布表示為
[0033][0034]
再進一步，所述步驟二中，在表達式(7)、(8)及(9)的基礎上，在接收機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到檢測閾值，并得到基于d-mosk和csk調制方法的mimo模型的誤碼率的數學表達式；
[0035]
在2
×
2mimo場景下，模型中包含了兩個接收機與兩個發射機，相比于siso模型，這里存在兩種干擾：碼間干擾與鏈路間干擾，由于模型對稱，這里只分析接收機的接收分布
[0036]
當發射端發射比特0時，下式表示當前時隙內r
x1
吸收的分子的數目包括來自發射的先前符號的isi和來自的ili，其分布如下
[0037][0038]
其中μ
0,1
表示n
isi,1
的期望，表示n
isi,1
的方差，且它們的公式如下
[0039][0040]
當發射端發射比特1時，相比于發射比特0時吸收的分子數還要加上當前時隙發射的分子數，其服從正態分布如下：
[0041][0042]
其中μ
1,1
表示當前時隙發射分子數的期望，表示當前時隙發射分子數的方差，且它們的公式如下：
[0043][0044][0045]
csk調制是傳統碼位鍵控，在mimo系統中，檢測是基于在兩個接收器上進行的觀察，設z1和z2分別表示在和處觀察到的分子數，然后，這兩個檢測假設分別是
[0046]
[0047][0048]
通過最大似然函數，應用lrt可得出以下等式
[0049][0050]
其中p(h0|z)表示接收機接收的分子數服從零假設，p(h1|z)表示接收機接收的分子數服從備擇假設；
[0051]
通過取對數并設置為零，最佳決策閾值變為
[0052][0053]
其中
[0054][0055][0056][0057]
則信息誤碼率為
[0058][0059]
其中和p
m1
是誤報概率和誤檢概率，且它們公式如下
[0060][0061][0062]
d-mosk是基于分子類型多樣性的調制方式，在這里我們考慮2-type
[0063]
d-mosk，設s0＝(0,0),s1＝(0,1),s2＝(1,0)和s3＝(1,1)代表四種符號情況，并且pi＝p(e|si)表示發送符號si時的錯誤概率，pi＝p(si|sj)表示當發射端發送sj時，接收端收到si的概率。則在當前時隙發送符號s3的錯誤概率表示如下
[0064]
p(e|s3)＝p(s0|s3)+p(s1|s3)+p(s2|s3)
[0065]
＝p(n
1,0
《τ1)＠p(n
2,0
《τ2)+p(n
1,0
《τ1)＠p(n
2,1
≥τ2)+p(n
1,1
≥τ1)
·
p(n
2,0
《τ2)
[0066]
＝p
m12
+2
·
p
m1
，(26)
[0067]
其中τ1表示第一類型分子的判決閾值，τ2表示第二類型分子的判決閾值，n
1,0
，n
2,0
，n
1,1
和n
2,0
分別表示類型1分子和類型2分子發送比特0和1的分布，且它們的分布如下
[0068][0069][0070]
同理在當前時隙發送符號s0、s1及s2的錯誤概率表示如下
[0071]
p(e|s0)＝0，(29)
[0072]
[0073][0074]
故d-mosk調制誤碼率為
[0075][0076]
其中q0＝q1＝q2＝q3＝1/4。
[0077]
本發明的技術構思為：本發明考慮在mimo的場景下，采用d-mosk調制方式，研究mimo分子通信網絡的性能。本發明提出一種基于mimo場景下的d-mosk調制方法，開發可用于基于分子通信的納米網絡的低誤碼率通信技術。得到d-mosk和csk兩種情況下的誤碼率數學表達式，通過設置不同系統參數，展示不同的參數對mimo分子通信網絡的誤碼率影響。
[0078]
本發明的有益效果是：
[0079]
1.建立mimo分子通信網絡模型。在此基礎上得到mimo分子通信網絡在d-mosk和csk兩種情況下的接收機收到分子數分布的數學表達式；
[0080]
2.在接受機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到在d-mosk和csk兩種情況下的mimo分子通信網絡的誤碼率數學表達式；
[0081]
3.通過基于粒子的布朗運動仿真，完成數值仿真和實驗仿真。結果表明mimo分子通信網絡在d-mosk調制下的性能優于csk調制下的性能，d-mosk的mimo場景有可能提高該網絡的整體性能。此外，數值仿真和實驗仿真結果展示了mimo分子通信網絡在d-mosk和csk兩種情況下的誤碼率隨著每個時隙發射分子數、收發機間距離、發射時隙長度所呈現出的變化趨勢。
附圖說明
[0082]
圖1為mimo分子通信網絡模型示意圖。該網絡由兩個發射機(節點和節點)、兩個接受機(節點和節點)組成，并且節點節點節點及節點是具有半徑為r的透明球體。
[0083]
圖2為d-mosk調制模型示意圖。該模型展示了k種分子由串行到并行再到串行發射的調制過程；
[0084]
圖3展示了時隙發射分子數n取不同值時，在d-mosk和csk兩種情況下mimo分子通信網絡的誤碼率和時隙長度的關系。其中，考慮前k＝3個時隙的干擾，收發間距離d＝30μm，擴散系數d＝79μm2/sec，收發機球體半徑r＝10μm；
[0085]
圖4展示了時隙發射分子數n取不同值時，在d-mosk和csk兩種情況下mimo分子通信網絡的誤碼率和收發機之間距離的關系。其中，考慮前k＝3個時隙的干擾，時隙長度ts＝30s，擴散系數d＝79μm2/sec，收發機球體半徑r＝10μm；
[0086]
圖5展示了時隙發射分子數n取不同值時，在csk兩種情況下mimo分子通信網絡的誤碼率關于理論數值表達式和數值仿真的對比。其中，考慮前k＝3個時隙的干擾，收發間距離d＝30μm，時隙長度ts＝30s，擴散系數d＝79μm2/sec，收發機球體半徑r＝10μm；
[0087]
圖6展示了時隙發射分子數n取不同值時，在d-mosk兩種情況下mimo分子通信網絡的誤碼率關于理論數值表達式和數值仿真的對比。其中，考慮前k＝3個時隙的干擾，收發間距離d＝30μm，時隙長度ts＝30s，擴散系數d＝79μm2/sec，收發機球體半徑r＝10μm；
具體實施方式
[0088]
下面結合附圖對本發明作進一步描述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0089]
參照圖1～圖6，一種基于mimo技術的d-mosk調制方法，包括以下步驟：
[0090]
步驟1：建立mimo分子通信網絡模型，在此基礎上得到基于d-mosk和csk調制方法接收機收到的分子數分布的數學表達式；
[0091]
圖1為mimo分子通信網絡模型示意圖。該網絡由兩個發射機(節點和節點)、兩個接受機(節點和節點)組成，并且節點節點節點及節點是具有半徑為r的透明球體。
[0092]
建立一個三維無界環境下的mimo分子通信網絡模型，在節點和節點之間傳輸的信息被編碼為二進制序列，當節點要在第一個時隙開始時向中繼節點發送比特信息1時，節點會立即釋放一定數量的信息分子，而傳輸比特0時，節點不會釋放任何分子，假設所有節點在時間上完全同步；
[0093]
在通信過程中，節點釋放分子到信道中，這些分子通過自由擴散傳播，最終一些分子可以到達接收方基于菲克第二擴散定律的擴散方程，被釋放的分子位置x(t)隨時間變化，其概率密度分布函數為
[0094][0095]
其中p
x
(x,t)是分子位置隨時間t變化的概率密度分布函數，x是距發射節點的距離，d表示擴散系數；
[0096]
因此分子在時隙持續時間ts內被接收器吸收的概率為
[0097][0098]
其中d是收發機間距離，r是收發機和球體半徑，erfc(x)是互補誤差函數；
[0099]
將接收機在時隙內接收到的分子數定義為n，n是一個服從二項分布的隨機變量，n表示在時間ts內被接收器吸收的分子數量，其公式如下
[0100]
n～b(n,p(d,ts))，
????????????????????????????????????????
(3)
[0101]
其中n表示在當前時隙ts內發射的分子數；
[0102]
當p不接近1或0，且np足夠大時，二項分布近似為正態分布，則n表達式為
[0103]
n～n(np(d,ts),np(d,ts)(1-p(d,ts)))，
?????????????????????????????
(4)
[0104]
由于擴散通道的性質，一些釋放的分子可能在預定的時隙后到達接收器，從而對后續傳輸間隔的信息分子產生干擾，導致isi。因此給信息分子更長的時間到達接收器,這可以有效地減少通道中殘留分子的數量。對于多接收機模型，鏈路間干擾是可能存在的另一種通信干擾；
[0105]
考慮表示出之前時隙對應接收機發射的分子對當前時隙的影響，假設ni表示在i個時隙之前發射并泄漏到當前時隙中的分子數，服從如下正態分布：
[0106]
[0107]
其中，1/2是由于比特0和1的傳輸概率相等；
[0108]
總isi可以寫為所有先前傳輸造成的干擾之和如下：
[0109][0110]
根據實驗結果isi只來自于當前時隙的前k(k＝1,2,3
…
)個時隙，即將干擾與第k個時隙關聯近似isi為
[0111][0112]
其中d1表示和之間的距離，n1表示在時隙ts內發射的分子數；
[0113]
isi只包含過去時隙發射機對接收機的影響，而鏈路間干擾既包括過去時隙不相關發射機對接收機的影響，也包括當前時隙的影響。假設n
ili,0,i,1
表示在當前時隙發射機發送比特0的情況下對接收機表示如下
[0114][0115]
其中p(d,ts)定義為發射端在當前時隙釋放分子成功的概率，并且在當前時隙也被吸收的概率。ni表示第i個發射機在當前時隙發射的分子數，di表示第i個發射機與間的距離。同樣地，假設n
ili,1,i,1
表示在當前時隙發射機發送比特1的情況下對接收機的影響，則它的概率分布表示為
[0116][0117]
步驟2：在接收機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到檢測閾值，并得到基于d-mosk和csk調制方法的mimo模型的誤碼率的數學表達式；
[0118]
在2
×
2 mimo場景下，模型中包含了兩個接收機與兩個發射機，相比于siso模型，這里存在兩種干擾：碼間干擾與鏈路間干擾，由于模型對稱，我們這里只分析接收機的接收分布；
[0119]
當發射端發射比特0時，下式表示當前時隙內吸收的分子的數目包括來自發射的先前符號的isi和來自的ili，其分布如下
[0120][0121]
其中μ
0,1
表示n
isi,1
的期望，表示n
isi,1
的方差，且它們的公式如下
[0122]
[0123][0124]
當發射端發射比特1時，相比于發射比特0時r
x1
吸收的分子數還要加上當前時隙發射的分子數，其服從正態分布如下：
[0125][0126]
其中μ
1,1
表示當前時隙發射分子數的期望，表示當前時隙發射分子數的方差，且它們的公式如下：
[0127][0128][0129]
csk調制是傳統碼位鍵控，在mimo系統中，檢測是基于在兩個接收器上進行的觀察，設z1和z2分別表示在和處觀察到的分子數，然后，這兩個檢測假設分別是
[0130][0131][0132]
通過最大似然函數，應用lrt可得出以下等式：
[0133][0134]
其中p(h0|z)表示接收機接收的分子數服從零假設，p(h1|z)表示接收機接收的分子數服從備擇假設；
[0135]
通過取對數并設置為零，最佳決策閾值變為
[0136][0137]
其中
[0138][0139]
[0140][0141]
則信息誤碼率為
[0142][0143]
其中和p
m1
是誤報概率和誤檢概率，且它們公式如下
[0144][0145][0146]
e-mosk是基于分子類型多樣性的調制方式，在這里我們考慮2-typed-mosk，設s0＝(0,0),s1＝(0,1),s2＝(1,0)和s3＝(1,1)代表四種符號情況，并且pi＝p(e|si)表示發送符號si時的錯誤概率，pi＝p(si|sj)表示當發射端發送sj時，接收端收到si的概率。則在當前時隙發送符號s3的錯誤概率表示如下
[0147]
p(e|s3)＝p(s0|s3)+p(s1|s3)+p(s2|s3)
[0148]
＝p(n
1,0
《τ1)
·
p(n
2,0
《τ2)+p(n
1,0
《τ1)
·
p(n
2,1
≥τ2)+p(n
1,1
≥τ1)
·
p(n
2,0
《τ2)
[0149]
＝p
m12
+2
·
p
m1
，(26)
[0150]
其中τ1表示第一類型分子的判決閾值，τ2表示第二類型分子的判決閾值，n
1,0
，n
2,0
，n
1,1
和n
2,0
分別表示類型1分子和類型2分子發送比特0和1的分布，且它們的分布如下
[0151][0152][0153]
同理在當前時隙發送符號s0、s1及s2的錯誤概率表示如下
[0154]
p(e|s0)＝0，(29)
[0155][0156][0157]
故d-mosk調制誤碼率為
[0158][0159]
其中q0＝q1＝q2＝q3＝1/4。
[0160]
圖3展示了時隙發射分子數n取不同值時，在d-mosk和csk兩種情況下mimo分子通信網絡的誤碼率和時隙長度的關系。兩種不同調制方式下誤碼率分別在時隙ts＝10，ts＝30，ts＝50，ts＝70，ts＝90隨時隙分子發射功率增加而降低且逐漸趨于0。因為接收分布中對應的當前時隙發射的分子數占比增加，對接收判決起到的幫助的作用，對應誤碼率減小。隨著時隙發射分子數的增加，當前時隙發射的分子數在接收分布中占比增加的幅度減小，因此對接收判決的幫助效果降低，對應誤碼率的減小幅度也降低。當時隙發射分子數及時隙長度相同時，可以看出d-mosk調制的誤碼率性能優于csk調制的誤碼率。
[0161]
圖4展示了時隙發射分子數n取不同值時，在d-mosk和csk兩種情況下mimo分子通信網絡的誤碼率和時隙長度的關系。兩種不同調制方式下誤碼率分別在收發距離d＝10，d＝30，d＝50，d＝70，d＝90隨時隙分子發射功率增加而降低且逐漸趨于0。因為接收分布中對應的當前時隙發射的分子數占比增加，對接收判決起到的幫助的作用，對應誤碼率減小。
隨著時隙發射分子數的增加，當前時隙發射的分子數在接收分布中占比增加的幅度減小，因此對接收判決的幫助效果降低，對應誤碼率的減小幅度也降低。當時隙發射分子數及收發距離相同時，可以看出d-mosk調制的誤碼率性能優于csk調制的誤碼率。
[0162]
圖5展示了時隙發射分子數n取不同值時，在csk情況下mimo分子通信網絡的誤碼率關于理論數值表達式和數值仿真的對比。在給定時隙長度及收發距離后，可以看出理論表達式和數值仿真都隨著時隙發射分子數的增加而減少，而趨于0，且兩者數值接近，趨勢與數值的貼合證明了模型的有效性。
[0163]
圖6展示了時隙發射分子數n取不同值時，在d-mosk情況下mimo分子通信網絡的誤碼率關于理論數值表達式和數值仿真的對比。在給定時隙長度及收發距離后，可以看出理論表達式和數值仿真都隨著時隙發射分子數的增加而減少且趨于0，且兩者數值接近，相比于圖5csk可以看出d-mosk誤碼率性能更好，趨勢與數值的貼合證明了模型的有效性。
[0164]
以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
技術特征：
1.一種基于mimo技術的d-mosk調制方法，其特征在于，所述調制方法包括以下步驟：步驟1：建立mimo分子通信網絡模型，在此基礎上得到基于d-mosk和csk調制方法接收機收到的分子數分布的數學表達式；步驟2：在接收機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到檢測閾值，并得到基于d-mosk和csk調制方法的mimo模型的誤碼率的數學表達式；步驟3：對上述模型利用蒙特卡羅仿真方法對誤碼率數學表達式進行仿真驗證。2.如權利要求1所述的一種基于mimo技術的d-mosk調制方法，其特征在于：所述步驟1的過程如下：建立一個三維無界環境下的mimo分子通信網絡模型，在節點和節點之間傳輸的信息被編碼為二進制序列，當節點要在第一個時隙開始時向中繼節點發送比特信息1時，節點會立即釋放一定數量的信息分子，而傳輸比特0時，節點不會釋放任何分子，假設所有節點在時間上完全同步；在通信過程中，節點釋放分子到信道中，這些分子通過自由擴散傳播，最終一些分子可以到達接收方基于菲克第二擴散定律的擴散方程，被釋放的分子位置x(t)隨時間變化，其概率密度分布函數為其中p
x
(x,t)是分子位置隨時間t變化的概率密度分布函數，x是距發射節點的距離，d表示擴散系數；因此分子在時隙持續時間t
s
內被接收器吸收的概率為其中d是收發機間距離，r是收發機和球體半徑，erfc(x)是互補誤差函數；將接收機在時隙內接收到的分子數定義為n，n是一個服從二項分布的隨機變量，n表示在時間ts內被接收器吸收的分子數量，其公式如下n～b(n,p(d,t
s
))，
?????????????????????????
(3)其中n表示在當前時隙t
s
內發射的分子數；當p不接近1或0，且np足夠大時，二項分布近似為正態分布，則n表達式為n～n(np(d,t
s
),np(d,t
s
)(1-p(d,t
s
)))，
????????????????
(4)考慮表示出之前時隙對應接收機發射的分子對當前時隙的影響，假設n
i
表示在i個時隙之前發射并泄漏到當前時隙中的分子數，服從如下正態分布其中，1/2是由于比特0和1的傳輸概率相等總isi可以寫為所有先前傳輸造成的干擾之和如下根據實驗結果isi只來自于當前時隙的前k(k＝1,2,3
…
)個時隙，即將干擾與第k個時隙關聯近似isi為
其中d1表示和之間的距離，n1表示在時隙t
s
內發射的分子數；isi只包含過去時隙發射機對接收機的影響，而鏈路間干擾既包括過去時隙不相關發射機對接收機的影響，也包括當前時隙的影響，假設n
ili,0,i,1
表示在當前時隙發射機發送比特0的情況下對接收機表示如下其中p(d,t
s
)定義為發射端在當前時隙釋放分子成功的概率，并且在當前時隙也被吸收的概率，n
i
表示第i個發射機在當前時隙發射的分子數，d
i
表示第i個發射機與間的距離，同樣地，假設n
ili,1,i,1
表示在當前時隙發射機發送比特1的情況下對接收機的影響，則它的概率分布表示為3.如權利要求2所述的一種基于mimo技術的d-mosk調制方法，其特征在于：所述步驟二中，在表達式(7)、(8)及(9)的基礎上，在接收機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到檢測閾值，并得到基于d-mosk和csk調制方法的mimo模型的誤碼率的數學表達式；在2
×
2mimo場景下，模型中包含了兩個接收機與兩個發射機，相比于siso模型，這里存在兩種干擾：碼間干擾與鏈路間干擾，由于模型對稱，這里只分析接收機的接收分布當發射端發射比特0時，下式表示當前時隙內吸收的分子的數目包括來自發射的先前符號的isi和來自的ili，其分布如下其中μ
0,1
表示n
isi,1
的期望，表示n
isi,1
的方差，且它們的公式如下且它們的公式如下當發射端發射比特1時，相比于發射比特0時吸收的分子數還要加上當前時隙發射的分子數，其服從正態分布如下：其中μ
1,1
表示當前時隙發射分子數的期望，表示當前時隙發射分子數的方差，且它們的公式如下：
csk調制是傳統碼位鍵控，在mimo系統中，檢測是基于在兩個接收器上進行的觀察，設z1和z2分別表示在和處觀察到的分子數，然后，這兩個檢測假設分別是這兩個檢測假設分別是通過最大似然函數，應用lrt可得出以下等式其中p(h0|z)表示接收機接收的分子數服從零假設，p(h1|z)表示接收機接收的分子數服從備擇假設；通過取對數并設置為零，最佳決策閾值變為其中:其中:其中:則信息誤碼率為其中和p
m1
是誤報概率和誤檢概率，且它們公式如下且它們公式如下d-mosk是基于分子類型多樣性的調制方式，在這里我們考慮2-type d-mosk，設s0＝(0,0),s1＝(0,1),s2＝(1,0)和s3＝(1,1)代表四種符號情況，并且p
i
＝p(e|s
i
)表示發送符號s
i
時的錯誤概率，p
i
＝p(s
i
|s
j
)表示當發射端發送s
j
時，接收端收到s
i
的概率，則在當前時隙發送符號s3的錯誤概率表示如下p(e|s3)＝p(s0|s3)+p(s1|s3)+p(s2|s3)＝p(n
1,0
<τ1)
·
p(n
2,0
<τ2)+p(n
1,0
<τ1)
·
p(n
2,1
≥τ2)+p(n
1,1
≥τ1)
·
p(n
2,0
<τ2)＝p
m12
+2
·
p
m1
，
????????????????????????
(26)其中τ1表示第一類型分子的判決閾值，τ2表示第二類型分子的判決閾值，n
1,0
，n
2,0
，n
1,1
和n
2,0
分別表示類型1分子和類型2分子發送比特0和1的分布，且它們的分布如下且它們的分布如下同理在當前時隙發送符號s0、s1及s2的錯誤概率表示如下
p(e|s0)＝0，
??????????????????????????
(29)(29)故d-mosk調制誤碼率為其中q0＝q1＝q2＝q3＝1/4。
技術總結
一種基于MIMO技術的D-MoSK調制方法，包括如下步驟：步驟1，建立MIMO分子通信網絡模型，在此基礎上得到基于D-MoSK和CSK調制方法接收機收到的分子數分布的數學表達式；步驟2，在接收機處建立假設檢驗模型，利用似然比檢驗方法得到檢測閾值，并得到基于D-MoSK和CSK調制方法的MIMO模型的誤碼率的數學表達式；步驟3，對上述模型利用蒙特卡羅仿真方法對誤碼率數學表達式進行仿真驗證。本發明有效地減輕了由于分子堆積問題及發射機間干擾造成的碼間串擾對解調結果的影響，提高了MIMO技術調制算法的可靠性。可靠性。可靠性。
