Utilize este identificador para referenciar este registo:
http://hdl.handle.net/10071/24031
Autoria: | Figueiredo, Sofia Alexandra Duarte |
Orientação: | Souto, Nuno Manuel Branco Cercas, Francisco António Bucho |
Data: | 14-Dez-2021 |
Título próprio: | Molecular communications techniques for the internet of bio-nano things |
Referência bibliográfica: | Figueiredo, S. A. D. (2021). Molecular communications techniques for the internet of bio-nano things [Dissertação de mestrado, Iscte - Instituto Universitário de Lisboa]. Repositório do Iscte. http://hdl.handle.net/10071/24031 |
Palavras-chave: | Future wireless networks Molecular communications Diffusion-based TCH codes Futuras redes sem fios Comunicações moleculares Difusão -- Diffusion Codificação de canal -- Channel encoding Códigos TCH |
Resumo: | The ”Internet of Bio-Nano Things” (IoBNT) is a new networking paradigm defined as the
interconnection of nanoscale devices. IoBNT is a revolutionizing concept that will likely
enable a wide range of applications, in particular, it is envisioned that healthcare systems
will be transformed with the development and integration of body-centric networks into
future generations of communication systems. Within this context, molecular communications
(MC) emerge as the most promising way of transmitting information for in-body
communications, due to being inherently biocompatible, energy-efficient, and robust in
physiological conditions.
One of the biggest challenges is how to minimize the effects of environmental noise
and reduce intersymbol interference (ISI) which can be very high in an MC via diffusion
scenario. Analogous to traditional communications, channel coding is one of the most
promising types of techniques for addressing this problem. This work is based on the
study and evaluation of novel energy efficient and low complexity coding, modulation and
detection schemes for MC. With a special focus on the implementation of Tomlinson,
Cercas, Hughes (TCH) codes as a new attractive approach for the MC environment,
due to the particular codeword properties which enable simplified detection. Simulation
results show that TCH codes are more effective for these scenarios when compared to
other existing alternatives, without introducing too much complexity or processing power
into the system.
Furthermore, an experimental macroscale proof-of-concept is described, which uses pH
as the information carrier and demonstrates that the proposed TCH codes can improve
the reliability in this type of communication channel. A ”Internet das Coisas” Bio-Nano é um novo paradigma de rede definido como a interconexão de dispositivos nano escala. Este é um conceito revolucionário que espectavelmente permitirá uma vasta gama de aplicações. Em particular, prevê-se que os sistemas de saúde sejam transformados com a integração de redes centradas no corpo, em futuras gerações de sistemas de comunicação. Neste contexto, as comunicações moleculares (CM) emergem como a forma mais promissora de transmitir informação, devido ao facto de serem intrinsecamente biocompatíveis, eficientes em termos energéticos e robustos em condições fisiológicas. Um dos maiores desafios é como minimizar os efeitos do ruído ambiental e reduzir a interferência intersimbólica que pode ser muito elevada num cenário de CM por difusão. A codificação de canal é um dos tipos de técnicas mais promissoras para abordar este problema. Este trabalho baseia-se na avaliação da modulação, da deteção e de novos esquemas de codificação energeticamente eficientes e de baixa complexidade aplicados em CM. Com especial foco, na implementação de códigos Tomlinson, Cercas, Hughes (TCH) como uma nova abordagem para um ambiente de CM, devido às suas particulares propriedades das palavras de código, que permitem uma deteção simplificada. Os resultados das simulações mostram que os códigos TCH são mais eficazes para estes cenários quando comparados com outras alternativas existentes, sem introduzir demasiada complexidade ou poder de processamento no sistema. Adicionalmente, é descrita uma experiência macroscópica, que utiliza o pH como portador de informação, demonstrando que os códigos TCH propostos podem melhorar a fiabilidade para CM. |
Designação do grau: | Mestrado em Engenharia de Telecomunicações e Informática |
Arbitragem científica: | yes |
Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | T&D-DM - Dissertações de mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
master_sofia_duarte_figueiredo.pdf | 16,54 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.