基于微滴的通信与频移键控调制

《IEEE Transactions on Molecular, Biological, and Multi-Scale Communications》：Microdroplet-Based Communications With Frequency Shift Keying Modulation

微流控通信系统通过调节水包油微滴（<100 μm）生成率实现4-FSK调制，结合高速光学检测与视频处理验证不同符号持续时间（20/12秒）下的可靠传输，误码率低且可扩展至其他载体（如大单层囊泡）用于生物纳米物联网。

　　

摘要：

基于液滴的通信技术已被研究作为基于扩散的分子通信（MC）的一种更可靠的替代方案，然而大多数现有的演示使用的是较大的“插头状”液滴或简单的T型结构来生成液滴，这限制了调制策略和可实现的数据传输速率。在这里，我们报告了一种微流控通信系统，该系统通过使用微制造的流动聚焦技术来生成直径小于100微米的水包油微液滴来编码信息。通过压力调节流量控制器精确控制分散相（水）的流速，我们实现了四符号频移键控（4-FSK）调制。高速光学检测和视频处理装置作为接收器，用于跟踪微流控通道中不同符号持续时间（20秒和12秒）下的系统响应，并量化错误性能。尽管设备和通道架构已经微型化，我们的实验仍展示了可编程且可靠的数据传输，并且符号错误率极低。除了水包油系统外，同样的编码原理还可以扩展到其他分隔化的载体（例如巨型单层囊泡、聚合物囊泡），这些载体也可以通过流动聚焦技术合成，为体内网络以及新兴的生物纳米事物互联网（Internet of Bio-Nano Things）中的生物相容、可靠和高容量的通信奠定了基础。