Flow velocity is an important characteristic of the fluidic mediums. In this paper, we introduce a molecular based flow velocity meter consisting of a molecule releasing node and a receiver that counts these molecules. We consider both flow velocity detection and estimation problems, which are employed in different applications. For the flow velocity detection, we obtain the maximum a posteriori (MAP) decision rule. To analyze the performance of the proposed flow velocity detector, we obtain the error probability, its Gaussian approximation and Chernoff information (CI) upper bound, and investigate the optimum and sub-optimum sampling times accordingly. We show that, for binary hypothesis, the sub-optimum sampling times using CI upper bound are the same. Further, the sub-optimum sampling times are close to the optimum sampling times. For the flow velocity estimation, we obtain the MAP and minimum mean square error (MMSE) estimators. We consider the mean square error (MSE) to investigate the error performance of the flow velocity estimators and obtain the Bayesian Cramer-Rao (BCR) and expected Cramer-Rao (ECR) lower bounds. Further, we obtain the optimum sampling times for each estimator. It is seen that the optimum sampling times for each estimator are nearly the same. The proposed flow velocity meter can be used to design a new modulation technique in molecular communication (MC), where information is encoded in the flow velocity of the medium instead of the concentration, type, or release time of the molecules. The setup and performance analysis of the proposed flow velocity detector and estimator for molecular communication system need further investigation.


翻译:流速是流体介质的一个重要特征。 在本文中, 我们引入一个分子基流速度测量仪, 由分子释放节点和计算这些分子的接收器组成。 我们考虑流速检测和估算问题, 在不同应用中使用。 对于流速检测, 我们获得最大顺流速度决定规则。 为了分析拟议流速检测器的性能, 我们获得了错误概率、 其高斯近距离和切诺夫信息( CI) 上限, 并相应调查分子流速和次优化采样时间。 我们显示, 对于二进制假设, 使用 CI 上限的流速和接收器的次最佳采样时间是一样的。 亚流速度采样时间接近最佳采样时间。 对于流速检测器的性能和最小偏差时间, 我们考虑平均平方错误( MSE) 来调查流速测量器的错误性能, 并获得 Bayeser- Raramer- EN 的内流流速度, 和 流流流流速度( 流速度) 预测中, 流流流速度和速度分析。

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