Moleküler haberleşme için veri sıkıştırma ve koşu uzunluğu sınırlı ISI azaltım (RLIM) kodlaması

Moleküler Haberleşme (MH), bilgi mesajlarını salınan molekül dizilerine kodlayarak nano ölçekte bilgi aktarımını mümkün kılar; ancak gerçek hayatta uygulanabilirliği, molekül salınımının yüksek maliyeti ve difüzyon kanalındaki zamanla biriken moleküllerden kaynaklanan şiddetli semboller arası girişim (ISI) olmak üzere iki temel kısıtlamayla engellenmektedir. Bu tez, her bir zorluğu ele alan kodlama teknikleri geliştirmektedir. Öncelikle ortalama kod uzunluğunu ve molekül tüketimini düşüren kaynak-kodlama şemaları tanıtıyoruz. MH'ye uyarlanmış Huffman temelli bir yöntem (MoHuffman) üzerinden, beklenen kod uzunluğunu en aza indiren ve "1" sembolü sayısını mümkün olduğunca azaltan Optimize Moleküler Önek Kodlama'yı (MoPC) öneriyoruz. Sıkıştırmayı bir adım daha ileri taşımak için, var olan bir kısıtlı aritmetik kodlama inşa yapısından yararlanarak Moleküler Aritmetik Kodlama'yı (MoAC) geliştiriyor ve bunun, aritmetik kaynak kodlamanın MH'ye farklı bir uyarlamamız olan Yerine Koymalı Aritmetik Kodlama'ya (SAC) göre üstün verim sunduğunu gösteriyoruz. Ayrıca, sonlu hassasiyetli aritmetikte benzersiz çözülebilirliği garanti altına almak amacıyla Önek Kodlamalı Moleküler Aritmetik Kodlama'yı (MoAPC) tasarlıyoruz. İki adet nükleotit alfabesi kullanarak MoAPC'nin MoPC'den daha yüksek sıkıştırma oranı sağladığını gösteriyoruz. Yaptığımız MH simülasyon sonuçları da önerdiğimiz yöntemlerin yararlılığını doğrulamaktadır. ISI'yı kanal kodlama katmanında hafifletmek için, Koşu Uzunluğu Sınırlı ISI-Azaltım (RLIM) sonsuz kod ailesini gömülü hata düzeltme algoritması ile birlikte geliştiriyoruz. Binom ve difüzyon kanalı simülasyonları, RLIM kodlarının öne çıkan diğer kodlama yöntemlerine kıyasla bit-hata oranını düşürdüğünü göstermektedir. Bütün bu katkılar, difüzyona dayalı Moleküler İletişim için güvenilir ve verimli bir temel oluşturmaktadır.