1.一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，其特征在于，所述确定方法包括以下步骤：第一步，建立多跳移动分子通信网络模型，在此基础上得到两跳移动分子通信网络在DTM情况下中继节点和目的节点处收到分子数的数学表达式；

第二步，在目的节点处建立假设检验模型，利用最大后验概率MAP检测方法得到在DTM情况下目的节点处的检测阈值，并得到多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息的数学表达式；

第三步，建立两跳移动分子通信网络在STM情况下的比特错误率和互信息确定方法；

第四步，建立多跳移动分子通信网络在DTM和STM情况下的比特错误率和互信息确定方法。

2.如权利要求1所述的一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，其特征在于：所述第一步中，建立一个三维环境下的移动多跳分子通信网络模型，该网络由一个发送方纳米机器、一个接收纳米机器和若干个中继纳米机器组成，发送方纳米机器为节点S，接收纳米机器为节点D，中继纳米机器为节点Rq，q＝1,2,...,Q，所有的节点都可以在温度和粘度恒定的非束缚流体环境中移动；假设节点S、节点Rq和节点D的初始坐标分别为 和 节点S、节点Rq和节点D是具有半径rS, 和rD的透明球体，中继节点在节点S和节点D之间等间距离分布，假设节点Rq和D是被动观察者，这意味着节点Rq和D可以分别计算其观察体积内的分子数量，但这种感知行为不会阻碍分子的扩散；

在节点S和节点D之间传输的信息被编码为二进制序列，当节点S要在第一个时隙开始时向中继节点R1发送比特信息1时，节点S会立即释放一定数量的信息分子，而传输比特0时，节点S不会释放任何分子，这种调制方法称为开/关键控OOK，另外，在每个中继节点采用全双工传输，采用AF中继协作协议，假设所有节点在时间上完全同步；

在传输过程中，在中继节点采用AF中继协议的情况下，当信号到达中继节点时，中继节点会放大信号并将其转发；对于DTM方案，每个中继节点Rq(q＝1,2,...,Q)可以检测到前一个中继节点释放的Aq型分子，然后释放Aq+1类型分子并将检测到的信息转发给节点Rq+1，Aq型分子的数量可以通过放大从中继节点Rq‑1(R0表示节点S)接收的分子数来获得，节点D检测最后一个中继节点发送的AQ+1型分子；对于STM方案，中继节点Rq(q＝1,2,...,Q)从包括节点S和中继节点Rv(v＝1,2,...,q)在内的所有先前节点接收A1型分子，当v＝q时，中继节点Rq可以接收来自节点Rq本身的分子，这是由自干扰SI效应引起的，中继节点释放相同类型的分子到下一个中继节点Rq+1，中继节点Rq释放的分子数可以通过放大从所有先前节点接收到的分子数得到；

在通信过程中，节点S和中继节点Rq释放分子到信道中，这些分子通过自由扩散传播，最终一些分子可以到达接收方Rq，基于菲克第二扩散定律的扩散方程为其中，c(t)是分子相对于时间t的浓度， 表示拉普拉斯运算符，Dp是信息分子的扩散系数；

对于从节点S到节点D单链路的静态分子通信网络，两个节点边缘之间的距离是一个常数d，通过求解(1)得到信道脉冲响应CIR，即一个分子在从t＝0开始至t时刻之前到达节点R1的概率为其中， 是中继节点R1的体积， 是节点R1的半径，d是节点S和节点R1之间的固定距离，当节点S和节点R1都是可移动的时，它们利用节点移动模型形成独立的随机运动，移动情况下的CIR为其中，d(t)是节点S释放分子的位置与节点R1接收分子时移动接收节点之间的动态距离， 表示节点R1的扩散系数， 是分子和接收节点之间的有效扩散系数，t∈(0,∞)是节点S发送分子的时间，τ∈(0,∞)是释放的分子到达接收器节点所需的时间，h(t,τ)是t和τ的函数，则从节点S到节点R1链路的h(t,τ)的均值μh(t,τ)表示为其中， 是节点S和节点R1之间的有效扩散系数，DS表示节点S的扩散系数，是节点S和节点R1之间的初始距离，并且公式由下式给出h(t,τ)的方差 计算为

其中，l和n定义为l＝D1τ+D2t,n＝D1τ+2D2t；

在每个时隙中，在分子在固定时间τs内从发送方S释放之后，接收方节点统计其体积内收到的分子的数，并且将该分子数与该接收器节点处的检测阈值进行比较，用 和WS[i]分别表示节点S释放的A1型分子数和节点S在第i个时隙之初传输的比特信息，在当前时隙i中，由节点S释放的并被节点R1接收的分子数用 表示，计算公式为其中，Ts是每个时隙的持续时间，在当前时隙i， 是来自所有先前(i‑1)个时隙的符号内部干扰ISI分子数表示为其中， 和WS[m]分别表示节点S释放的A1型分子数和节点S在第m个时隙开始时传输的比特信息， 表示节点S在第i个时隙释放并被节点R1接收的分子数，表示为其中，将 视为链路S→R1的信号相关噪声，将其假设服从高斯分布其均值 和方差 取决于中继节点R1接收到的预期分子数；

把(7)和(8)代入(9)，得到

节点R1在第i个时隙接收的来自节点S释放的分子数近似为高斯分布， 服从下列正态分布其中， 的均值和方差表示如下：

其中，μh(mTs,(i‑m)Ts+τs)通过式(4)计算，βS[m]是节点S在第m个时隙中传输比特1的概率，E[·]和D[·]分别表示随机变量的期望值和方差；

在DTM情况下的两跳移动分子通信网络中，节点S释放具有扩散系数 的A1型分子，可被中继节点R1检测到；中继节点R1释放具有扩散系数 的A2型分子，并将检测到的信息转发给节点D，在第i个时隙末，中继节点R1接收的分子数用 表示，在第(i+1)个时隙之初，中继节点R1释放 个分子到信道中，并且 通过放大在前一个时隙中接收到的分子数计算，则有其中，k[i+1]是第(i+1)个时隙中继节点R1处的放大因子， 是 的均值，使用平均值来近似节点S在时隙i中释放的被节点R1接收的分子数，因此节点D接收到的分子数为 则

3.如权利要求1或2所述的一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，其特征在于：所述第二步中，在表达式(15)的基础上，节点D处的信号检测问题表示为二元假设检验问题，H0和H1分别表示节点S在第j个时隙的开始处发送信息比特0和1的情况，在H0和H1的假设下，节点D在第(j+1)个时隙结束时接收到的分子总数用zj+1表示，分别遵循以下正态分布其中， 和 是分别对应于假设H0(a＝0)和H1(a＝1)的均值和方差，根据(12)和(15)计算(16)中的正态分布的参数，分别计算为其中， 和 表示在第i个时隙中发送的比特分别为0或1的情况下的平均值，基于(12)的结果计算如下：

在节点D处接收分子和解码信息的过程中，如果节点D在第(j+1)个时隙之末接收到的分子数(表示为 )大于节点D处的检测阈值，则节点D接收到的信息被确定为比特

1；否则，节点D接收到的信息是比特0，利用上述假设检验模型和MAP检测方法，得到降低错误率的最优检测阈值，对于信号检测，节点D处的检测规则表示为其中， 是节点D在第(j+1)个时隙中检测到的比特信息，根据假设H0和H1，MAP检验等价于似然比检验，表示为其中，P(H1)＝p1和P(H0)＝1‑p1是节点S在第j个时隙中分别发送比特1和比特0的概率，用Λ(zj+1)来表示似然比，计算如下：其中， 和 分别表示假设H0和H1下zj+1的概率密度函数，如下所示：从而得到(21)的解，即MAP检测阈值θD，即为

其中，检测阈值应为整数，round表示取整操作，表达式(23)中的参数E、F和G通过以下公式计算：如果给定WS[j]，则在第(j+1)个时隙中发生错误 当WS[j]＝1或WS[j]＝0时，第j个比特信息的比特错误率表示为

其中，Q(x)定义为 则有

因此，根据公式(25)和(26)，在第(j+1)个时隙中接收到的第j个比特信息的比特错误率由下式给出：基于(25)‑(27)，在第(j+1)个时隙中接收的第j个比特信息的互信息是

4.如权利要求3所述的一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，其特征在于：所述第三步中，在STM情况下的两跳移动分子通信网络中，节点S释放A1类型分子，并由中继节点R1检测，中继节点R1将接收到的具有扩散系数 的A1型分子放大，并将检测到的信息转发给节点D，由于同一类型的分子，在中继节点R1中不仅可以观察到来自节点S的分子，还可以观察到自身释放的分子；与DTM方案相比，在计算中继节点R1在第i个时隙的接收分子数时，需要考虑SI分子数，因此， 是 和 的和，写成其中， 是节点R1接收到的从节点R1自身释放的分子数， 和 服从高斯分布的均值 和 因此， 的平均值 表示为

其中，式中 从(12)中获得， 通过以下公式计算：

其中， 是中继节点R1在第i个时隙发送的分子在第i个时隙中被其自身接收的概率，由下式计算其中，erf(.)定义为

在第(j+1)个时隙中在节点D处接收的分子的数 表示为

其中，式中 是从节点S直接传输到节点D并由节点D接收的分子数，表示中继节点R1转发到节点D中观察到的分子， 和 分别是链路S→D和R1→D的噪声平均值；

当节点S在第j个时隙开始时发送信息比特“a”(a＝0,1)时，在节点D处建立如下二元假设检验问题：其中，zj+1表示 的值，参数 和 分别是

的均值和方差，它们的计算公式为

其中， 和 分别表示当在第i个时隙传输的比特是“a”时

的均值和方差，a＝0,1，与公式(12)和(13)采用相同方式计算； 和表示当在第i个时隙传输的比特是“a”时 的均值和方差，

然后利用MAP检测方法得到检测阈值θD，此外，分别通过公式(28)和(29)来计算两跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息。

5.如权利要求4所述的一种多跳移动分子通信网络的比特错误率和互信息确定方法，其特征在于：所述第四步中，将两跳移动分子通信网络的分析扩展到多跳移动分子通信网络，中继节点Rq检测来自先前中继节点Rq‑1释放的Aq型分子，q＝1,2,...,Q，当q＝1,R0代表节点S，Rq释放Aq+1型分子到中继节点Rq+1，当q＝Q,RQ+1为节点D，假设节点D可以检测到中继节点RQ释放的AQ+1分子，在第(j+q)个时隙中由节点Rq放大转发且被节点Rq+1接收的分子数，写成其中， 是节点Rq在时隙(j+q)中释放并被Rq+1接收的分子数，表示中继节点Rq+1在第(j+q)个时隙中接收的ISI分子数，考虑多跳移动分子通信网络，分别在节点Rq+1(q＝1,2,…,Q)处建立了二元假设检验问题：特别地，当q＝Q时，(39)中的表达式表示节点D处的二元假设检验问题，对应于假设H0和H1，分子数 分别服从以下正态分布：其中，表达式(40)中的均值和方差计算公式为

其中，基于AF中继协议的传输机制， 和 通过递归到q＝1

来计算；

多跳移动分子通信网络的第(j+q)个时隙中接收第j个比特信息的错误在情况下产生，当WS[j]＝1或WS[j]＝0时第(j+q)个时隙中第j个比特信息的比特错误率，表示为

其中， 是多跳移动分子通信网络中节点Rq+1处的检测阈值，可通过MAP检测方法来计算，多跳移动分子通信网络第(j+q)个时隙中第j个比特信息的比特错误率计算公式为多跳移动分子通信网络节点S第j个比特发送的比特被节点D在第(j+q)个时隙收到的互信息表示为与多跳移动分子通信网络中的DTM不同，STM下的情况更为复杂，在多跳移动分子通信网络中，每个节点Rq(q＝1,2,...,Q)接收来自所有先前节点Rq‑1(q＝1,2,...,Q)和自身释放的分子数，分别由 和 表示，每个中继节点Rq在第(i+q)个时隙收到的分子总数为

其中，分子数 的平均值 由以下公式表示：

其中， 和 分别是 和

的均值，通过下列式子来计算

其中， 通过表达式(33)计算，节点Rq将接收到的分子放大并转发到下一个节点Rq+1；

在STM情况下，与节点Rq(q＝1,2,...,Q)处的接收不同，节点RQ+1不会释放任何分子，也不会从自身接收分子， 是两部分的总和，其中，一部分是从链路Ru‑1→RQ+1(u＝

1,2,...,Q)接收到的分子的总和，用 表示；另一部分是从链路RQ→RQ+1接收到的分子数用 表示，则有分别在节点RQ+1处建立二元假设检验问题：

其中，均值 和方差 分别对应于假设H0(a＝0)和H1(a＝1)，根据(51)表示为

其中， 和 中的项分别为a＝0和a＝1时

的均值和方差， 和 分别是a＝0和1时

的均值和方差，(52)中的参数写成

其中， 和 分别与(47)和(41)采用相同方式计算，在公式

(53)的基础上，利用MAP检测方法得到检测阈值θD，因此，多跳移动分子通信网络在STM下的比特错误率和互信息量分别由(44)和(45)推导出。