Paper angenommen: Molecule Mixture Detection in Non-linear Receiver Arrays
Das Paper “Molecule Mixture Detection and Alphabet Design for Non-linear, Cross-reactive Receiver Arrays in Molecular Communications” wurde zur Präsentation auf der ACM International Conference on Nanoscale Computing and Communication angenommen.
05.08.2025
Molekulare Kommunikation (MC) gilt als vielversprechendes Konzept für nanoskalige und biologisch inspirierte Kommunikationssysteme. In einem auf der ACM NanoCom 2025 akzeptierten Paper schlagen Forschende der RCS-Gruppe neue Verfahren zur Detektion von Molekülmischungen und zur Gestaltung von Kommunikationsalphabeten vor – speziell für realistische Sensorszenarien mit nichtlinearem und kreuzreaktivem Verhalten.
Air-based Molecular Communication (MC) besitzt das Potenzial, eines der ersten MC-Systeme zu sein, die in realen Anwendungen eingesetzt werden, ermöglicht durch bestehende Sensortechnologien wie Metal-Oxide Semiconductor (MOS)-Sensoren. Kommerzielle Sensoren zeigen jedoch üblicherweise non-lineares und cross-reactive Verhalten, was den idealisierten Annahmen über lineares und perfekt molekülspezifisches Sensing in der MC-Literatur widerspricht. Um diese Lücke zu schließen, schlagen wir einen Detector für Molecule Mixture Communication mit einem allgemeinen non-linearen, cross-reactive Receiver (RX)-Array vor, der Approximate Maximum Likelihood Detection auf den Sensorausgaben durchführt. Zusätzlich stellen wir einen Algorithmus für das Design von Mixture Alphabets vor, der die RX-Charakteristika berücksichtigt. Wir bewerten unseren Detector und das Alphabet-Design mittels Simulationen, die auf Messungen zweier kommerzieller MOS-Sensoren basieren. Unsere Simulationen zeigen, dass der vorgeschlagene Detector ähnliche Symbol Error Rates wie data-driven Methoden erreicht, ohne eine große Anzahl von Training Samples zu benötigen, und dass der Alphabet-Design-Algorithmus Methoden übertrifft, die die RX-Eigenschaften nicht berücksichtigen. Da der vorgeschlagene Detector und der Alphabet-Design-Algorithmus auch auf andere chemische Sensoren anwendbar sind, ebnen sie den Weg für zuverlässige air-based MC.
