Information and communication theoretical modeling, design, and analysis of heterogeneous nanoscale communication channels

Nano-aygıtlar arasındaki nano-ölçekli iletişim oldukça yenilikçi ve nanoteknoloji, biyoteknoloji ve iletişim teknolojisini gerektiren disiplinler arası bir araştırma alanıdır. Nanoaygıtların birbirlerine haberleşme kanallarıyla bağlanmasıyla oluşturulan nano-ağlar, nanoaygıtların birlikte çalışmasını sağlayarak yeteneklerini artırır. Bu tezde ilk olarak kalp kası hücreleri arasındaki moleküler haberleşme kanalı, diğer adıyla oluklu bağlantı (GJ) haberleşme kanalı, bilgi kuramsal olarak incelenip modellenmiştir. Bu model, kalp hastalıkları ve GJ haberleşme kanalı parametreleri arasında bir ilişki kurabilmek için kullanılmıştır. Bu sayede kalp hastalıklarının teşhis ve tedavisi için bilgi ve haberleşme teknolojilerinden faydalanmanın yolu açılmıştır. Sonrasında difüzyona dayalı moleküler haberleşmede görülen işarete bağlı gürültü ve semboller arası girişim ile baş edebilmek için çeşitli alıcı tasarımları yapılmıştır. Bu tasarımlar arasında optimum dizi tespiti ve kanal eşitleme yöntemleri bulunmaktadır. Daha sonra, yeni bir nano-ölçekli haberleşme yöntemi olan ve nano-bobinler arasındaki manyetik bağlantıya dayanan kablosuz nano-ölçekli magneto-endüktif (WNMI) haberleşme modeli sunulmuştur. WNMI haberleşme kanalının kapasitesi bilgi kuramsal olarak analiz edilip bulunmuştur. Sayısal analizler WNMI haberleşme yönteminin nano-ölçekli kablosuz haberleşme için umut verici bir teknik olduğunu göstermektedir. Son olarak bir başka yeni bir nano-ölçekli haberleşme yöntemi olan nano-ölçekli ısı ile haberleşme (NHC) modeli tanıtılmıştır. NHC haberleşme tekniğinde bilgi alış verişi ısının termal difüzyonla yayılması prensibine dayanmaktadır. Ayrıca NHC haberleşme kanalının kapasitesi bilgi kuramı kullanılarak bulunmuştur.