We present a comprehensive approach to the modeling, performance analysis, and design of clustered molecular nanonetworks in which nano-machines of different clusters release an appropriate number of molecules to transmit their sensed information to their respective fusion centers. The fusion centers decode this information by counting the number of molecules received in the given time slot. Owing to the propagation properties of the biological media, this setup suffers from both inter- and intra-cluster interference that needs to be carefully modeled. To facilitate rigorous analysis, we first develop a novel spatial model for this setup by modeling nanomachines as a Poisson cluster process with the fusion centers forming its parent point process. For this setup, we first derive a new set of distance distributions in the three-dimensional space, resulting in a remarkably simple result for the special case of the Thomas cluster process. Using this, total interference from previous symbols and different clusters is characterized and its expected value and Laplace transform are obtained. The error probability of a simple detector suitable for biological applications is analyzed, and approximate and upper-bound results are provided. The impact of different parameters on the performance is also investigated.


翻译:我们提出了一组分子纳米网络模型、性能分析和设计的全面方法,不同组群的纳米机器在其中释放了适当数量的分子,以便将其感知信息传送到各自的聚变中心。聚合中心通过计算在给定时间段收到的分子数量来解码这一信息。由于生物介质的传播特性,这一结构既受到需要仔细建模的集群间和集群内干扰的干扰,也需要仔细建模。为了便于进行严格分析,我们首先为这一设置开发了一个新的空间模型,将纳米机器模型作为形成其母点过程的聚集 Poisson 过程。对于这一设置,我们首先在三维空间制作了一套新的距离分布图,从而对托马斯聚集过程的特殊情况产生了非常简单的结果。利用这个模型,对以前的符号和不同组群的全部干扰进行了定性,并取得了预期的价值和拉贝特变。我们首先分析了适合于生物应用的简单探测器的误差概率,并提供了近似和上位结果。对不同参数对性能的影响也进行了调查。

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