分子通信(Molecular Communication,MC)是利用生物化学信号在系统之间实现信息交换的通信技术,涉及通信理论、生物技术和化学的交叉学科领域。与传统的电磁波通信相比,以分子等粒子作为信息载体的分子通信是实现纳米网络的有效技术途径。在许多领域如健康监测、精准靶向药物递送等方面有极大的潜在应用价值。基于扩散的信道模型是分子通信最典型的信道模型之一。在扩散信道中,分子遵循随机布朗运动规则,因此会带来分子运动无目的性、传输时延长、可靠性低等问题,其通信速率远远低于电磁波通信。分子定向通信控制技术被认为是提高分子通信效率和实现精准靶向药物递送的关键技术,近几年成为新的研究方向。但分子无方向的自由扩散特性使得控制分子定向移动十分困难。在这样的背景下,本文主要研究了在药物递送和目标检测的应用场景中,实现分子定向通信控制的技术方案:即利用分子可以响应化学刺激的趋化效应来实现分子定向通信控制。本文的主要研究内容和贡献如下:1.研究了引诱剂浓度梯度场与纳米机定向移动之间的关系,介绍了基于趋化效应的分子定向通信控制模型并分析了模型性能。2.针对目标检测的场景,首次提出了基于中继节点的分子定向控制模型:针对基于趋化效应的定向控制模型中存在长距离的扩散导致引诱剂作用失效的问题,提出了基于中继的纳米网络模型,使用多种引诱剂扩大趋化效应作用范围,分析了该模型的可行性和对分子定向通信和移动效率的影响。3.针对基于多跳中继的纳米网络模型,本文提出了动态中继策略,只使用一种引诱剂来协助纳米机定向移动到目标,降低了系统实现复杂度,简化了纳米机功能。仿真结果表明本文提出的基于中继节点的纳米网络模型比普通的基于趋化效应的定向通信控制模型更有效,多跳中继策略能够明显地提升定向移动的效率,加快纳米机整体向目标定向移动。动态中继策略可以优于两跳中继策略的性能。