Nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật giảm tác động của các can nhiễu đồng kênh trong mạng truyền thông không dây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ———————— PHẠM THỊ ĐAN NGỌC NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH CÁC KỸ THUẬT GIẢM TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CAN NHIỄU ĐỒNG KÊNH TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ——————— PHẠM THỊ ĐAN NGỌC NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH KỸ THUẬT GIẢM TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CAN NHIỄU ĐỒNG KÊNH TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số chuyên ngành: 62520208 Phản biện độc lập: TS Đoàn Xuân Toàn Phản biện độc lập: TS Nguyễn Tiến Tùng Phản biện: PGS TS Đỗ Hồng Tuấn Phản biện: PGS TS Trần Công Hùng Phản biện: PGS TS Phan Văn Ca NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS HỒ VĂN KHƯƠNG PGS.TS TRẦN TRUNG DUY LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định Tác giả luận án Phạm Thị Đan Ngọc i TÓM TẮT LUẬN ÁN Luận án nghiên cứu phân tích kỹ thuật giảm tác động can nhiễu đồng kênh mạng truyền thông không dây Cụ thể, luận án xem xét ba mơ hình mạng: mạng truyền thơng khơng dây chặng, mạng truyền thông không dây hai chặng mạng truyền thông không dây đa chặng Trong mạng truyền thông không dây chặng, luận án xét can nhiễu đồng kênh khiếm khuyết phần cứng can nhiễu hệ thống thứ cấp-sơ cấp mạng truyền thơng khơng dây nhận thức Ngồi ra, mạng xét tương quan kênh truyền nút thu thứ cấp kênh truyền can nhiễu gây nút thu sơ cấp có phân bố độc lập không đồng Giải pháp đề xuất cho mạng dùng kết hợp chọn lựa để giảm ảnh hưởng đồng thời can nhiễu đồng kênh Trong mạng truyền thông không dây hai chặng, luận án xét can nhiễu đồng kênh gồm khiếm khuyết phần cứng can nhiễu lẫn hai hệ thống thứ cấp-sơ cấp Các nút chuyển tiếp mạng sử dụng giao thức giải mã chuyển tiếp để hỗ trợ chuyển tín hiệu từ nguồn tới đích Mạng xét diện nút nghe mạng thứ cấp Do vậy, mạng cần chế điều chỉnh công suất phát để đảm bảo truyền tin tin cậy tránh bị nghe thông tin Giải pháp đề xuất cho mạng chọn nút chuyển tiếp tốt để giảm ảnh hưởng đồng thời can nhiễu đồng kênh Đối với mạng truyền thông không dây đa chặng, luận án xét can nhiễu đồng kênh khiếm khuyết phần cứng nguồn can nhiễu đồng kênh tái sử dụng tần số Các tác nhân gây can nhiễu ảnh hưởng đồng thời lên mạng truyền thông đa chặng môi trường truyền thông không dây thông thường Giao thức giải mã chuyển tiếp dùng để chuyển tiếp tín hiệu tồn trình mạng đa chặng Bên cạnh đó, khiếm khuyết phần cứng can nhiễu hai hệ thống thứ cấp-sơ cấp xem xét đồng thời mạng truyền thông không dây đa chặng ii mơi trường vơ tuyến nhận thức Mơ hình đề xuất dùng hai giao thức: giải mã chuyển tiếp, khuếch đại chuyển tiếp Giải pháp cho hai mô hình mạng truyền thơng khơng dây đa chặng đề xuất chọn đường truyền tốt cho toàn trình Luận án phân tích hiệu giải pháp giảm can nhiễu đồng kênh thông qua đề xuất biểu thức tốn học xác dạng tường minh Nhiều kết trình bày để chứng minh tính xác biểu thức hiệu tính hiệu giải pháp giảm can nhiễu đồng kênh đề xuất Dựa vào kết đạt được, số kiến nghị hữu ích áp dụng cho hoạt động truyền hệ thống truyền thông không dây thiết kế mô hình hệ thống thực Cụ thể hơn, với mơ hình đề xuất, việc thiết lập thơng số phù hợp cho mơ hình truyền chặng phải đảm bảo mức khiếm khuyết phải 0.7 để hệ thống hoạt động Đối với mơi trường truyền đa chặng dùng giao thức giải mã chuyển tiếp mức khiếm khuyết phần cứng phải 6.72 Trong đó, mơ hình dùng giao thức khuếch đại chuyển tiếp mức khiếm khuyết phải 1.77 Các giá trị nêu kết phân tích kiểm chứng tính đắn Lưu ý rằng, giá trị kiến nghị thay đổi phụ thuộc vào thay đổi thông số khác thiết lập mô hình đề xuất hệ thống khác iii ABSTRACT This Dissertation studies and analyzes techniques for reducing the impact of cochannel interferences in wireless communication networks Specifically, this Dissertation considers three system models: single-hop wireless communication, two-hop wireless communication, and multi-hop wireless communication In the single-hop wireless communication, the Dissertation considers co-channel interferences caused by hardware impairment and interference between secondary and primary systems in cognitive wireless communication networks In addition, this network also considers channel correlation at secondary receiver and interference channels caused at primary receivers with heterogeneous independent distributions The proposed solution for this network is to apply selection combining to reduce simultaneous effects of these co-channel interferences In the two-hop wireless communication, the Dissertation considers co-channel interferences as hardware impairment and mutual interference between two primarysecondary systems Moreover, the relay nodes in this network use decode-and-forward protocols to assist signal transmission from the source to the destination Further, this network also considers the presence of an eavesdropping node in the secondary network Therefore, this network needs a mechanism to adjust the transmit power to ensure reliable transmission and avoid information eavesdropping The proposed solution for this network is to choose the best relay node to reduce simultaneous effects of co-channel interferences In the multi-hop wireless communication, the Dissertation scrutinizes co-channel interferences as hardware impairment and co-channel interference sources due to frequency reuse These co-channel interferences effect simultaneously on multi-hop networks in conventional wireless communications context The decode-and-forward protocol is used to forward signals throughout the multi-hop network Moreover, hardware imiv pairment and interference between two primary-secondary systems are studied simultaneously in the multi-hop communication in a cognitive radio context The multi-hop communication uses two protocols: decode-and-forward and amplify-and-forward The solution proposed for the multi-hop wireless communication to reduce co-channel interferences is to select the best path for the whole process The Dissertation analyzes the performance of solutions of reducing co-channel interferences via proposing precise mathematical expressions in closed-form Many results are presented to prove the accuracy of the performance expressions as well as the effectiveness of the proposed co-channel interference reducing solutions Based on these results, some useful recommendations can be applied to transmission activities in wireless communication systems when designing real systems To be more specific, when setting proper system parameters for one-hop transmission, hardware impairment level must be below 0.7 for reliable communication For multi-hop transmission using the decode-and-forward protocol, hardware impairment level must be less than 6.72 Meanwhile, if the system model uses the amplify-and-forward protocol, hardware impairment level should be below 1.77 The values stated above are the results of the analysis and have been verified for correctness Note that these recommended values will change depending on the change of different parameters when setting up different proposed system models v LỜI CẢM ƠN Luận án thực Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh hướng dẫn PGS.TS Hồ Văn Khương TS Trần Trung Duy Xin trân trọng biết ơn sâu sắc hai Thầy giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất, định hướng khoa học quan tâm từ trước thực luận án hồn thành luận án Đồng thời, tơi chân thành cảm ơn tới tác giả cơng trình cơng bố nhà khoa học trích dẫn luận án cung cấp nguồn tài liệu vơ q báu, nhiều kiến thức bổ ích liên quan suốt thời gian thực luận án Xin trân trọng cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP HCM tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu để hồn thành chương trình nghiên cứu sinh Xin cảm ơn Khoa Đào Tạo Sau Đại Học Khoa Điện Tử giúp đỡ thủ tục, kết nối thơng tin học tập để hồn thành khóa học đào tạo Đặc biệt, xin chân thành biết ơn Bộ môn Viễn Thông - Khoa Điện Tử Trường Đại Học Bách Khoa Ban chủ nhiệm Bộ môn nơi trực tiếp quản lý, hướng dẫn, tạo điều kiện trao dồi kiến thức, hỗ trợ học tập giúp đỡ cho suốt thời gian đào tạo Trường Xin cảm ơn chân thành tới Khoa Kỹ Thuật Điện Tử - Học viện Cơng Nghệ Bưu Viễn thông sở TP HCM, đồng nghiệp người bạn động viên, ủng hộ tinh thần suốt trình học tập Sau cùng, cho phép tơi gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình bên cạnh chia sẻ, động viên nhiều khía cạnh để tơi hồn thành tốt cho chương trình nghiên cứu sinh vi Mục lục DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC xii 1 2 5 12 12 13 14 15 16 20 26 40 41 42 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục đích nghiên cứu 1.2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.2.3 Sự cần thiết, ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.4 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.4.2 Nội dung nghiên cứu 1.5 Cơ sở lý luận 1.5.1 Mạng truyền thông không dây 1.5.2 Mạng vô tuyến nhận thức 1.5.3 Mạng chuyển tiếp không dây 1.5.4 Can nhiễu đồng kênh 1.5.5 Kênh truyền fading 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục luận án MẠNG TRUYỀN THÔNG KHƠNG DÂY MỘT CHẶNG 44 2.1 Mơ hình truyền thơng chặng 45 vii 2.2 2.3 2.4 2.1.1 Công suất phát nguồn thứ cấp 2.1.2 Tín hiệu thu nút đích 2.1.3 Giải pháp đề xuất: kỹ thuật kết hợp chọn lựa (SC) Phân tích hiệu hệ thống Các kết 2.3.1 Xác suất dừng theo mức ngưỡng công suất can nhiễu 2.3.2 Xác suất dừng theo hệ số tương quan kênh truyền 2.3.3 Xác suất dừng theo mức khiếm khuyết phần cứng Kết luận chương MẠNG TRUYỀN THÔNG KHƠNG DÂY HAI CHẶNG 3.1 Mơ hình hệ thống 3.1.1 Giải pháp đề xuất: chọn nút chuyển tiếp tốt 3.1.2 Ràng buộc can nhiễu 3.1.3 Ràng buộc xác suất chặn 3.2 Phân tích hiệu 3.2.1 Công suất phát thứ cấp 3.2.2 Xác suất dừng hệ thống thứ cấp 3.3 Các kết 3.3.1 Công suất phát thứ cấp 3.3.2 Xác suất dừng xác suất chặn 3.3.3 Xác suất dừng mạng thứ cấp 3.3.4 Xác suất dừng theo mức khiếm khuyết phần cứng 3.3.5 Xác suất dừng theo vị trí tọa độ nút chuyển tiếp 3.4 Kết luận chương 48 49 51 52 55 55 56 57 58 59 60 61 62 67 70 71 73 75 75 76 77 78 79 80 MẠNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY ĐA CHẶNG 81 4.1 Mơ hình #1: Truyền thơng đa chặng mạng khơng dây thơng thường 83 4.1.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống thứ 83 4.1.2 Giải pháp: chọn đường truyền tồn trình tốt 84 4.1.3 Đánh giá hiệu 86 4.1.4 Các kết đạt mơ hình truyền thông đa chặng mạng không dây thông thường 91 4.1.5 Kết luận cho mơ hình truyền thơng đa chặng mạng không dây thông thường 94 4.2 Mơ hình #2: Truyền thông đa chặng mạng không dây nhận thức 94 4.2.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống thứ hai 95 4.2.2 Hai giao thức chuyển tiếp mạng 98 4.2.3 Giải pháp đề xuất: chọn lựa đường truyền tốt 101 4.2.4 Phân tích hiệu hệ thống mơ hình truyền thông đa chặng mạng không dây nhận thức 102 viii Các kết cho thấy hiệu hệ thống cải thiện đáng kể áp dụng giải pháp khả chọn vị trí nút chuyển tiếp tối ưu để đạt hiệu tốt Kết phân tích mạng truyền thông hai chặng Chương đăng tạp chí uy tín quốc tế [J6] với thơng tin tên báo “Outage Performance of Cooperative Cognitive Radio Networks under Joint Constraints of Co-Channel Interference, Intercept Probability and Hardware Imperfection" - Đề xuất hai mơ hình truyền thơng đa chặng, mơ hình truyền thơng đa chặng mạng khơng dây thơng thường "phân tích đánh giá hiệu mạng truyền thông đa chặng ảnh hưởng tác nhân gây can nhiễu mơi trường khơng dây thơng thường" Mơ hình truyền thông đa chặng mạng không dây nhận thức "phân tích đánh giá hiệu hiệu mạng truyền thông đa chặng ảnh hưởng đồng thời tác nhân gây can nhiễu đồng kênh mạng không dây nhận thức dạng nền" Giải pháp đề xuất để cải thiện hiệu hệ thống cho hai mơ hình chọn đường truyền tồn trình tốt từ nguồn tới đích thực kênh truyền Rayleigh fading Kết phân tích thể thơng qua tiêu chí đánh giá xác suất dừng dạng tường minh dạng xấp xỉ Ngoài ra, bậc phân tập mơ hình truyền thơng đa chặng mạng khơng dây thơng thường cịn cho thấy hiệu hệ thống đạt bậc phân tập số lượng đường truyền nguồn đích Điều xem hệ thống đạt độ lợi phân tập đầy đủ Bên cạnh đó, mơ hình truyền thông không dây đa chặng mạng không dây nhận thức dạng tiến hành phân tích hiệu nút chuyển tiếp sử dụng hai giao thức DF AF việc hỗ trợ chuyển tiếp thơng tin từ nguồn tới đích Điều thể đóng góp đáng kể mơ hình đề xuất đem lại Hơn nữa, kết đạt mơ hình cho thấy ảnh hưởng tác nhân can nhiễu đồng kênh gây làm suy giảm hiệu dừng hệ thống sử dụng hai giao thức chuyển tiếp nêu Ngoài ra, việc áp dụng kỹ thuật DF mơ hình truyền thông đa chặng mạng không dây nhận thức nhiều cơng trình nghiên cứu, mơ hình truyền thơng đa chặng mạng khơng dây nhận thức Chương luận án cho thấy tổng quát hai giao thức DF AF việc hỗ trợ chuyển 121 tiếp thông tin cho hoạt động truyền tin Kết cho với mức tốc độ mục tiêu đưa thông số thiết lập trước hiệu hệ thống dùng giao thức DF hoạt động hiệu so với AF Và nữa, Chương cho thấy hiệu dừng hệ thống dừng hoạt động mức tiêu chí khiếm khuyết khác Điều này, chứng tỏ với linh kiện thiết bị phải đạt chất lượng tốt (như BS) ứng với mức khiếm khuyết phần cứng nhỏ Và ngược lại, giá trị khiếm khuyết cao áp dụng thiết bị rẻ tiền (thường sản xuất với số lượng lớn, nút cảm biến, khơng yêu cầu cao chất lượng thiết bị) Một kết so sánh hai kỹ thuật chuyển tiếp đạt cho thấy hiệu hệ thống tốt sử dụng kỹ thuật AF Thêm vào đó, mạng sơ cấp mơ hình truyền thơng đa chặng mạng khơng dây nhận thức cịn sử dụng kỹ thuật đa truy cập phi trực giao với phương pháp phân bổ công suất kỹ thuật khử nhiễu Vẫn quan điểm chung luận án, hiệu mơ hình truyền thơng đa chặng mạng khơng dây nhận thức phân tích đánh giá tác động đồng thời can nhiễu đồng kênh Các kết hai mơ hình Chương cơng bố tạp chí nước [J4], cụ thể mơ hình truyền thơng đa chặng mạng khơng dây nhận thức - đăng với tên báo "Performance Evaluation of Best Path Selection Protocol in Multi-hop Relaying Networks under Joint Impact of Co-channel Interference and Hardware Impairment" Kết mơ hình truyền thơng đa chặng mạng không dây nhận thức Chương đăng tạp chí quốc tế [J1] theo sau thơng tin tên báo là: “Performance Enhancement for Multi-hop Cognitive DF and AF Relaying Protocols under Joint Impact of Interference and Hardware Noises: NOMA for Primary Network and Best-Path Selection for Secondary Network" Sau cùng, kết chi tiết đạt sau q trình phân tích hiệu từ mơ hình đề xuất kiểm chứng tính đắn phương pháp mô Monte-Carlo đem lại Dựa vào thông số hệ thống thiết lập sẵn, tác nhân gây can nhiễu mức khiếm khuyết phần cứng xem thơng số việc sử dụng thiết bị cho mô hình hệ thống cụ thể phù hợp Với hệ thống địi hỏi chất lượng cao (như BS) u cầu thiết bị sản xuất với độ xác cao 122 5.2 Dự kiến hướng nghiên cứu Dựa vào kết đạt sau trình học tập nghiên cứu, dự kiến hướng nghiên cứu nghiên cứu sinh cụ thể sau: - Mơ hình Chương mở rộng sang mạng vô tuyến nhận thức cách xét can nhiễu tương hổ mạng sơ cấp mạng thứ cấp qua kênh truyền fading khác thực tế Nakagami-m Rician Hơn nữa, mơ hình phát triển với nhiều anten phát anten thu thiết bị thứ cấp, kết hợp với áp dụng kỹ thuật truyền/nhận phân tập để nâng cao hiệu hệ thống thứ cấp - Mơ hình Chương phát triển thêm cách ứng dụng kỹ thuật tạo nhiễu (jamming) để hạn chế khả nghe trộm tín hiệu nút nghe Hơn nữa, mơ hình mở rộng đến trường hợp khoảng cách nút nguồn (nút đích) đến nút chuyển tiếp khơng đồng hoạt động kênh truyền fading tổng quát Nakagami-m Rician - Hiệu mơ hình Chương nâng cao nút mạng trang bị với nhiều anten hoạt động kênh truyền fading tổng quát Bên cạnh đó, phương pháp chọn tuyến đơn giản đề xuất nhằm giảm độ phức tạp thuật toán chọn tuyến tốt thực tế - Cuối cùng, mơ hình đề xuất luận án áp dụng phát triển mạng thông tin vô tuyến khác bảo mật lớp vật lý, thu thập lượng sóng vơ tuyến, mạng truyền thơng gói tin ngắn 123 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ • Tạp chí quốc tế T.T Duy, P.T.D Ngoc, T.T Phuong, “Performance Enhancement for Multi-hop Cognitive DF and AF Relaying Protocols under Joint Impact of Interference and Hardware Noises: NOMA for Primary Network and Best-Path Selection for Secondary Network," Wireless Commun and Mobile Computing, vol 6, no 19, pp 1-15, Apr 2021 P.T.D Ngoc, T.T Duy and H.V Khuong “Outage Performance of Cooperative Cognitive Radio Networks under Joint Constraints of Co-Channel Interference, Intercept Probability and Hardware Imperfection," EAI Trans Industrial Networks and Intelligent Systems, vol 6, no 19, pp 1-8, Jun 2019 • Tạp chí nước P.T.D Ngoc, H.V Khuong, D.N Hanh, and P.H Lien, “Security Capability Analysis of Cognitve Radio Network with Secondary User Capable of jamming and Self-Powering," Journal of Computer Science and Cybernetics, vol 36, no 3, pp 205-231, 2020 P.T.D Ngoc, T.T Duy, H.V Khuong and N.T Binh, “Performance Evaluation of Best Path Selection Protocol in Multi-hop Relaying Networks under Joint Impact of Co-channel Interference and Hardware Impairment," Journal of science and Technology: Issue on Information and Communications Technology, vol 4, no 1, pp 33-38, Sept 2018 P.T.D Ngọc, T.T Duy H.V Khương, “Đánh giá xác suất dừng mạng vô tuyến nhận thức dạng tác động đồng thời tương quan kênh truyền khiếm khuyết phần cứng," Chuyên san Công nghệ thông tin Truyền thông (LQDTUJICT), Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Quân sự, số 11, pp 49-63, năm 2018 P.T.D Ngọc, T.T Duy, V.N.Q Bảo and H.V Khương, “Chọn lựa nút chuyển tiếp nâng cao hiệu mạng vô tuyến nhận thức dạng với xuất nút 124 nghe khiếm khuyết phần cứng," Các cơng trình nghiên cứu phát triển CNTT Truyền thông, Tập V-1, số 17, (37), pp 75-86, tháng năm 2017 • Kỷ yếu hội nghị quốc tế P.T.D Ngoc and H.V Khuong, “Non-Orthogonal Multiple Access-assisted Cognitive Radio Networks: Performance Analysis,” Proceedings of IEEE GTSD, Khanh Hoa, Vietnam, pp 447-453, 29-30 July 2022 P.T.D Ngoc and H.V Khuong, “Analysis on Reliability and Security of Energy Harvesting-Assisted Relaying Communications,” Proceedings of IEEE ICCE, Khanh Hoa, Vietnam, pp 545-548, 27-29 July 2022 P.T.D Ngoc, N.B Trung, N Huynh, and Thiem Do-Dac, “Security Analysis of Relay Selection in Energy Scavenging-based Cognitive Networks," Proceedings of IEEE ATC, HCM City, Vietnam, pp 14-16, Oct 2021 P.T.D Ngoc, H.V Khuong, D.D Thiem, V.Q Son and P.N Son, “Security for Jamming-Aided Energy Harvesting Cognitive Radio Networks," The 2021 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City, Viet Nam, pp 41-44, Apr 2021 P.T.D Ngoc, H.Q Bao, H.V Khuong, and P.H Lien, “Secrecy Throughput Analysis of Energy Scavenging Overlay Networks with Artificial Noise," Proceedings of IEEE ATC, Nha Trang, Vietnam, pp 90-94, Oct 2020 P.T.D Ngoc, D.D Thiem, H.V Khuong, V.Q Son and P.N Son, “On Security Capability of Cooperative Communications in Energy Scavenging Cognitive Radio Networks," 2019 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), Ha Noi, Viet Nam, pp 89-93, Oct 2019 P.T.D Ngoc, D.D Thiem, H.V Khuong, V.Q Son and P.N Son, “Effect of Nakagami- m Fading on Secrecy Outage of Energy Scavenging Underlay Cognitive Networks," 2019 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), Ha Noi, Viet Nam, pp 287-291, Oct 2019 125 P.T.D Ngoc, H.V Khuong, D.D Thiem, V.Q Son and P.N Son, “Security Analysis for Cognitive Radio Network with Energy Scavenging Capable Relay over Nakagami- m Fading Channels," The 2019 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City, Viet Nam, pp 44, Oct 2019 P.T.D Ngoc, H.V Khuong, D.D Thiem, V.Q Son and P.N Son, “Energy Harvesting Cooperative Cognitive Networks: Relay Selection for Information Security," The 2019 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City, Viet Nam, pp 41, Oct 2019 10 P.M Quang, P.T.D Ngoc, T.T Duy and V.N.Q Bao, “Modeling and analysis of a wi-fi access method with presence of an active eavesdropper," The 2017 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 225-229, Nov 2017 11 H.V Khuong, D.D Thiem, P.T.D Ngoc, and P.H Lien, “Improving Information Security in Cognitive Radio Networks with Relay Selection," The 2017 International Symposium on Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City, Vietnam, pp 274-279, Oct 2017 12 N.H Phong, H.V Khuong, P.T.D Ngoc, and V.Q Son, “Outage probability analysis of half-duplex energy harvesting AF two-way relaying over Nakagami-m fading," The 2017 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2017), Quy Nhon, Viet Nam, pp 92-96, Oct 2017 13 H.V Khuong, D.D Thiem, P.T.D Ngoc, and V.Q Son, “Security Performance Analysis of Underlay Cognitive Radio Systems under Interference from Primary Network and Channel Information Inaccuracy," The 2017 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2017), Quy Nhon, Viet Nam, pp 18-20, Oct 2017 14 P.T.D Ngoc, T.T Duy, V.N.Q Bao and N.L Nhat, “Security-Reliability Analysis for Underlay Cognitive Radio Networks with Relay Selection Methods under Impact of Hardware Noises," The 2016 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2016), Ha Noi, Viet Nam, pp 174–179, Oct 2016 126 15 P.T.D Ngoc, T.T Duy, V.N.Q Bao and H.V Khuong, “Transmit Antenna Selection Protocols in Random Cognitive Networks under Impact of Hardware Impairments," The 2016 3rd National Foundation for Science and Technology Development Conference Information and Computer Science (NICS), Da Nang City, Viet Nam, pp 38–43, Sept 2016 16 P.T.D Ngoc, T.T Duy, V.N.Q Bao and H.V Khuong, “Exact Outage Probability of Dual-hop Cooperative Cognitive Networks with Relay Selection Methods, Hardware Impairment and MRC Receiver," The International Conference on Computing, Management and Telecommunications (ComManTel 2015), Da Nang City, Viet Nam, pp 7-12, Dec 2015 17 P.T.D Ngoc, T.T Duy, V.N.Q Bao and H.V Khuong, “Performance Enhancement for Underlay Cognitive Radio with Partial Relay Selection Methods under Impact of Hardware Impairment," The 2015 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2015), Ho Chi Minh City, Viet Nam, pp 567-572, Oct 2015 • Kỷ yếu hội nghị nước P.T.D Ngọc, T.T Duy, V.N.Q Bảo, N.L Nhật H.V Khương, “Đánh Giá Hiệu Năng Mạng Vô Tuyến Nhận Thức tác động đồng thời tương quan kênh truyền khiếm khuyết Phần Cứng," Hội thảo Quốc gia 2017 điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (ECIT 2017), TP HCM, Việt Nam, pp 281-286, 12/2017 P.T.D Ngọc, T.T Duy, V.N.Q Bảo, H.V Khương N.L Nhật, “Đánh Giá Hiệu Năng Mạng Vô Tuyến Nhận Thức Dạng Nền Với TAS/SC Suy Hao Phần Cứng," Hội thảo Quốc gia 2015 điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (ECIT 2015), TP HCM, Việt Nam, pp 477-481, 12/2015 127 Tài liệu tham khảo [1] FCC, “Spectrum policy task force report Spectrum policy task force report," ET Docket No 02-155, Technical Report Series, Nov 2002 [2] M G L Frecassetti, “E-Band Survey on Status of Worldwide Regulation,” ETSI White Paper, no 37, Sept 2020, ISBN: 979-10-92620-32-2 [3] C F Ball and H K Ivanov, “Spectrum efficiency evaluation for different wireless technologies based on traffic modeling,” IEEE 16th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Commun., no 37, Sept 2005, ISBN: 978-3-8007-2909-8 [4] M Wellens, J Wu and P Mahonen, “Evaluation of Spectrum Occupancy in Indoor and Outdoor Scenario in the Context of Cognitive Radio,” 2007 2nd International Conference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Commun., Orlando, FL, USA, Aug 2007, ISBN: 978-1-4244-0814-6 [5] J Mitola and G Q Maguire, “Cognitive radio: making software radios more personal,” IEEE Pers Commun., vol 6, no 4, pp 13–18, Aug 1999, ISSN: 1070-9916 [6] S Haykin, “Cognitive radio: brain empowered wire less communications,” IEEE J Sel Areas Commun., vol 23, no 2, pp 201–220, 2005, ISSN: 0733-8716 [7] A Goldsmith, S A Jafar, I Maric and S Srinivasa, “Breaking spectrum gridlock with cognitive radios: An information theoretic perspective,” Proceedings of the IEEE, vol 97, no.5, pp 894–914, May 2009, ISSN: 0018-9219 [8] M O Hasna and M.-S Alouini, “Optimal power allocation for relayed transmissions over Rayleigh-fading channels,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 3, no 6, pp 1999–2004, Nov 2004, ISBN: 0-7803-7757-5 128 [9] Q Zhang, J Jia and J Zhang, “Cooperative relay to improve diversity in cognitive radio networks,” IEEE Commun Magazine, vol 47, no 2, pp 111117, Feb 2009, ISBN: 9781-4799-3156-9 [10] E Bjăornson, M Matthaiou and M Debbah, “A new look at dual-hop relaying: Performance limits with hardware impairments,” IEEE Trans Commun., vol 61, no 1, pp 4512–4525, Nov 2013, ISSN: 0090-6778 [11] J Qi, S Aissa and M.-S Alouini, “Analysis and compensation of I/Q imbalance in amplify-and-forward cooperative systems,” Proc IEEE Wireless Commun Netw Conf (WCNC), pp 215-220, Apr 2012, ISBN: 978-1-4673-0437-5 [12] J Li, M Matthaiou and T Svensson, “I/Q imbalance in AF dual-hop relaying: Performance analysis in nakagami-m fading,” IEEE Trans Commun., vol 62, no 3, pp 836–847, Mar 2014, ISSN: 0090-6778 [13] X Zhang, M Matthaiou, M Coldrey and E Bjăornson, Impact of residual transmit RF impairments on training-based MIMO systems,” Proc IEEE Int Conf Commun (ICC), pp 4741–4746, Aug 2015, ISSN: 0090-6778 [14] G Li, W Tao, Y Zhang and F Liu, “A novel model of joint compensation for I/Q imbalance and nonlinearity in concurrent dual-band transmitters,” 2018 IEEE MTTS International Microwave Workshop Series on 5G Hardware and System Technologies (IMWS-5G), Aug 2018, ISBN: 978-1-5386-1197-5 [15] Y Wu, Y Gu and Z Wang, “Efficient Channel Estimation for mmWave MIMO With Transceiver Hardware Impairments,” IEEE Trans Vehicular Technology, vol 68, no 10, pp 9883-9895, Oct 2019, ISSN: 0018-9545 [16] S K Sharma, T E Bogale, S Chatzinotas, and X Wang, “Cognitive Radio Techniques under practical Imperfection: A Survey”, IEEE Commun Surveys & Tutorials, vol 17, no 4, pp 1858 - 1884, Jul 2015, ISSN: 1553-877X [17] M A Matin and M M Islam„ “Wireless Sensor Networks,” INTECH, pp 1-22, Sept 2012, DOI: 10.5772/49376 [18] P L Yeoh, M Elkashlan, D Q Trung, N Yang and D B d Costa, “Transmit Antenna Selection for Interference Management in Cognitive Relay Networks,” IEEE Trans Vehicular Technology, vol 63, no 7, pp 3250–3262, Sept 2014, ISSN: 0018-9545 129 [19] J Hua and N Jiang, “QoS Performance Analysis for the Second User in the Overlay Cognitive Radio Networks,” 2015 International Conference on Cyber-Enabled Distributed Computing and Knowledge Discovery, pp 513–516, Sept 2015, ISBN: 978-1-4673-9200-6 [20] A Sharmila and P Dananjayan, “Spectrum Sharing Techniques in Cognitive Radio Networks – A Survey,” 2019 IEEE International Conference on System, Computation, Automation and Networking (ICSCAN), Mar 2019, ISBN: 978-1-7281-1525-2 [21] I F Akyildiz, W.-Y Lee, M C Vuran and S Mohanty, “A performance study of dualhop transmissions with fixed gain relays,” Computer Networks, vol 50, no 13, pp 2127– 2159, Sept 2006, ISBN: 0-7803-7663-3 [22] M Yousefvand, T Han, N Ansari and A Khreishah, “Distributed Energy-Spectrum Trading in Green Cognitive Radio Cellular Networks,” IEEE Trans Green Commun and Networking, vol 1, no 3, pp 253 - 263, Sept 2017, ISSN: 2473-2400 [23] L Mu, L Mianquan, H Yuzhen, and Y Rui, “Security Analysis of Overlay Cognitive Wireless Networks with an Untrusted Secondary User,” 2018 IEEE International Conference on Signal Processing, Commun and Computing (ICSPCC), Sept 2018, ISBN: 978-1-5386-7946-3 [24] S Sodagari and H Jafarkhani, “Enhanced Spectrum Sharing and Cognitive Radio Using Asynchronous Primary and Secondary Users,” IEEE Commun Letters , vol 22, no 4, pp 832 - 835, Jan 2018, ISSN: 1089-7798 [25] S Al-Zoubi, R Mohaisen, M F Al-Mistarihi, S M Khatalin and M A Khodeir, “On the outage probability in DF relay selection cooperative wireless networks over Nakagamim fading channels,” 2016 7th International Conference on Information and Commun Systems (ICICS), pp - 7, Apr 2016, ISBN: 978-1-4673-8614-2 [26] I Nasr and S Cherif, “Performance analysis of cooperative cognitive terminals operating in different environments,” 2016 International Wireless Commun and Mobile Computing Conference (IWCMC), pp - 9, Sept 2016, ISBN: 978-1-5090-0304-4 [27] M Zhang, G Zhang, S Zhang and Z Bao, “An optimized resource allocation algorithm in cooperative relay cognitive radio networks,” 2017 Signal Processing Symposium (SPSympo), pp 12-14, Sept 2017, ISBN: 978-1-5090-6755-8 130 [28] R Sawant and S Nema, “On Performance of an Outage Probability of Hybrid Cooperative Cognitive Radio Networks with Rayleigh Faded Networks,” 2020 International Conference on Industry 4.0 Technology (I4Tech), pp 13-15, Feb 2020, ISBN: 978-17281-5003-1 [29] N Jain, A Dongariya and A Verma, “Comparative study of different types of relay selection scheme for cooperative wireless communication,” 2017 International Conference on Information, Commun., Instrumentation and Control (ICICIC), pp 17-19, Aug 2017, ISBN: 978-1-5090-6313-0 [30] M Aishwarya and S Kirthiga, “Relay Assisted Cooperative Communication for Wireless Sensor Networks,” 2018 Second International Conference on Advances in Electronics, Computers and Commun (ICAECC), Bangalore, India, Feb 2018, ISBN: 978-1-53863785-2 [31] S Narayanan, P Liu and S S Panwar, “On the advantages of multi-hop extensions to the IEEE 802.11 infrastructure mode,” IEEE Wireless Commun and Networking Conference, New Orleans, LA, pp 132–138, Mar 2005, ISBN: 0-7803-8966-2 [32] I Shomorony and S AvAvestime, “Multihop Wireless Networks: A Unified Approach to Relaying and Interference Management,” Now Foundations and Trends, 2014, ISBN: 9781601989048 [33] K Shim, N T Do, B An and S.-Y Nam, “Outage performance of physical layer security for multi-hop underlay cognitive radio networks with imperfect channel state information,” International Conference on Electronics, Information and Commun (ICEIC), Danang, Vietnam, Jan 2016, ISBN: 978-1-4673-8016-4 [34] A BenMimoune and M Kadoch, “Joint path relay selection in 5G multi-hop relay networks,” 17th International Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium (Networks), Sept 2016, ISBN: 978-1-4673-8991-4 [35] A S Panajotovic, N M Sekulovic, A M Cvetkovic and D M Milovic, “Performance of multi-hop relaying networks with SSC diversity at the destination,” 13th International Conference on Advanced Technologies, Systems and Services in Telecommunications (TELSIKS), Nis, Serbia, Oct 2017, ISBN: 978-1-5386-1800-4 131 [36] L J Natonski, T -H Kim and B Hadden, “The Effect of Relay Node and Power Control on Performance in Multi-hop Wireless Network,” IEEE 14th International Conference on Mobile Ad Hoc and Sensor Systems (MASS), Orlando, FL, USA, vol 16, no 12, pp 1980-1983, Oct 2017, ISBN: 978-1-5386-2324-4 ˙ [37] M F Inan¸ c and B Tavlı, “Design and experimental evaluation of a distributed time synchronization technique for multi-hop wireless sensor networks,” 2017 25th Signal Processing and Commun Applications Conference (SIU), Antalya, Turkey, May 2017, ISBN: 978-1-5090-6494-6 [38] L Qing, H Guangyao and F Xiaomei, “Physical Layer Security in Multi-Hop AF Relay Network Based on Compressed Sensing,” IEEE Commun Letters, vol 22, no 9, pp 1882-1885, Sept 2018, ISSN: 1089-7798 [39] S Atapattu, N Ross, Y Jing, Y He and J S Evans, “Physical-Layer Security in FullDuplex Multi-Hop Multi-User Wireless Network With Relay Selection,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 18, no 2, pp 1216-1232, Feb 2019, ISSN: 1536-1276 [40] X Bu, C Liu, Q Yu, L Yin and F Tian, “Optimization on Cooperative Communications Based on Network Coding in Multi-hop Wireless Networks,” 2020 International Wireless Commun and Mobile Computing (IWCMC), pp 384-387, Jun 2020, ISBN: 978-1-72813129-0 [41] T Schenk, RF Imperfections in High-Rate Wireless Systems, The Netherlands: Springer, 2008, ISBN: 978-1-4020-6903-1 [42] U Rizvi, G J M Janssen and J Weber, “Impact of RF Impairments on the Performance of Multi-carrier and Single-carrier based 60 Ghz Transceivers,” in Proc of 14th IEEE Symposium on Commun and Vehicular Technology in the Benelux, pp 1-5, Nov 2007, ISBN: 978-1-4244-1369-0 [43] C Studer, M Wenk and A Burg, “MIMO transmission with residual transmit-RF impairments,” Proc Int ITG Workshop Smart Antennas (WSA), pp 189-196, Feb 2010, ISBN: 978-1-4244-6070-0 [44] M Matthaiou, A Papadogiannis, E Bjăornson and M Debbah, “Two-way relaying under the presence of relay transceiver hardware impairments,” IEEE Commun Lett., vol 17, pp 1136–1139, Jun 2013, ISSN: 1089-7798 132 [45] S Solanki, P K Upadhyay, D B.s da Costa, and U S Dias, “Joint Impact of RF Hardware Impairments and Channel Estimation Errors in Spectrum Sharing MultipleRelay Networks,” IEEE Trans Commun., vol 66, no 9, pp 3809–3824, Sept 2018, ISSN: 0090-6778 [46] K Guo, D Guo, B Zhang and Y Huang, “Outage analysis and impairments allocation of two-way opportunistic relaying network with hardware impairments,” 2016 IEEE/CIC International Conference on Commun in China (ICCC), pp 1-6, Jul 2016, ISBN: 9781-5090-2144-4 [47] S Solanki, P K Upadhyay, D B da Costa, P S Bithas and A G Kanatas, “Performance Analysis of Cognitive Relay Networks With RF Hardware Impairments and CEEs in the Presence of Primary Users’ Interference,” in IEEE Trans Cognitive Commun and Networking, vol 4, no 2, Jun 2018, ISSN: 2332-7731 [48] H Wu, Y Zou, W Cao, and R C De, “Impact of Hardware Impairments on Outage Performance of Hybrid Satellite-Terrestrial Relay Systems,” IEEE Access, vol 7, pp 35103-35112, Mar 2019, ISSN: 2169-3536 [49] V N Q Bao, Q D Trung, D B da Costa, G C Alexandropoulos and A Nallanathan, “Cognitive amplify-and forward relaying with best relay selection in nonidentical Rayleigh fading,” IEEE Commun Lett., vol 17, no 3, pp 475-478, Jan 2013, ISSN: 1089-7798 [50] K Ho-Van, P C Sofotasios, G C Alexandropoulos and S Freear, “Bit error rate of underlay decode-and-forward cognitive networks with best relay selection,” Journal of Commun and Networks, vol 17, no 2, pp 162–171, Apr 2015, ISSN: 1229-2370 [51] L T Khanh, H H Kha and N M Hoang, “Transceiver Designs to Improve Spectrum Utilization in MIMO Interference Channels,” Journal of Science and Technology: Issue on Information and Commun Technology, vol 17, no 2, pp 47–52, Aug 2015, ISSN: 1859-1531 [52] H H Kha, T T Vu and D H Tuan, “Energy-efficient transceiver designs for multiuser MIMO cognitive radio networks via interference alignment,” Telecommun Systems, vol 66, no 3, pp 469 - 480, Nov 2017, DOI:10.1007/s11235-017-0300-9 133 [53] T T Truc, D H N Nguyen, D H Tuan and S Ngo-Van, “Performance analysis of a spectrum sharing system in the modulation-based dimension,” IEEE Trans Vehicular Technology, vol 66, no 12, pp 10973-10988, Dec 2017, ISSN: 0018-9545 [54] T T Duy and G C Alexandropoulos, T T Vu, V N Son and D Q Trung, “Outage performance of cognitive cooperative networks with relay selection over double-Rayleigh fading channels,” IET Commun., vol 10, no 1, pp 57-64, Sept 2015, DOI:10.1049/ietcom.2015.0236 [55] K Ho-Van, “Exact outage analysis of modified partial relay selection in cooperative cognitive networks under channel estimation errors,” IET Commun., vol 10, no 2, pp 219-226, Jan 2016, DOI:10.1049/iet-com.2015.0145 [56] L N Phuc, V N Son and H M Tiep, “Throughput analysis of energy harvesting MIMO relay systems over Nakagami-m fading channels,” 2017 International Conference on Recent Advances in Signal Processing, Telecommunications and Computing (SigTelCom), pp 164-169, 2017, ISBN: 978-1-5090-2291-5 [57] T D Hieu, T T Duy and S G Choi, “Secrecy performance of a generalized partial relay selection protocol in underlay cognitive networks,” International Journal of Commun Systems, vol 31, no 17, pp 1-17, Sept 2018, DOI: 10.1002/dac.3806 [58] C Yin, N P Nguyen, E G.-Palacios, T X Nam and T Le-Tien, "Secure energy harvesting communications with relay selection over nakagami−m fading channels," Mobile Networks and Applications, vol 23, no 6, pp 1556-1562, Dec 2018, DOI: 10.1007/s11036017-0919-5 [59] P T Tin and T T Duy, “Power allocation strategies for dual-hop relay protocols with best relay selection under constraint of intercept probability,” ICT Express, vol 5, no 1, pp 52-55, Mar 2019, Doi.org/10.1016/j.icte.2018.04.012 [60] V N Q Bao, T T Thanh, N, T Tuan and V D Thanh, “Spectrum sharing-based multi-hop decode-and-forward relay networks under interference constraints: Performance analysis and relay position optimization,” Journal of Commun and Networks, vol 15, no 3, pp 266-275, Jun 2013, ISSN: 1229-2370 [61] P M Quang, T T Duy and V N Q Bao, “Performance Evaluation of Radio Frequency Energy Harvesting-Aided Multi-hop Cooperative Transmission Networks,” 2019 25th 134 Asia-Pacific Conference on Commun (APCC), pp 6-8, Nov 2019, ISBN: 978-1-72813679-0 [62] N D Khoa, T L Thanh and H Ochi, “Performance analysis: DF cognitive network with transceiver imperfections,” 2014 48th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, CA, USA, pp 1604–1608, 2014, ISBN: 978-1-4799-8297-4 [63] T T Duy, T Q Duong, D.B da Costa, V N Q Bao and M Elkashlan, "Proactive Relay Selection with Joint Impact of Hardware Impairment and Co-channel Interference,” IEEE Trans Commun., vol 63, no 5, pp 1594-1606, May 2015, ISSN: 0090-6778 [64] T L Thanh, V N Q Bao, P T Dan Ngoc and T T Duy, “On the Performance of Cognitive Underlay SIMO Networks over Equally Correlated Rayleigh Fading Channels,” REV Journal on Electronics and Commun., vol 5, no 1-2, , pp 37–44, 2015, DOI:10.21553/rev-jec.96 [65] P N Son, L T Anh, V P Tuan and H Y Kong, “Best relay selection with joint effects of hardware impairments and interference constraints”, 2017 International Conference on Advanced Technologies for Commun (ATC), Dec 2017, ISBN: 978-1-5386-2898-0 [66] T D Hieu, T T Duy and S G Choi, “Performance evaluation of relay selection schemes in beacon-assisted dual-hop cognitive radio wireless sensor networks under impact of hardware noises,” IEEE Sensors Journal, vol 18, no 12, pp 5173-5186, Apr 2018, ISSN: 1424-8220 [67] T X Nam, N B Cao and T D Tan, “Outage Probability of Two-Way Full-Duplex Relay System With Hardware Impairments,” IEEE Trans Commun., pp 135-139, Mar 2019, ISBN: 978-1-5386-7963-0 [68] P M Nam, T T Duy and P V Ca, “End-to-end Security-Reliability Analysis of Multihop Cognitive Relaying Protocol with TAS/SC-based Primary Communication, Total Interference Constraint and Asymmetric Fading Channels,” International Journal of Commun., vol 32, no 2, pp 1-16, Jan 2019, DOI:10.1002/dac.3854 [69] P M Nam, T T Duy, P V Ca, P N Son and N H An, “Outage Performance of Power Beacon-Aided Multi-Hop Cooperative Cognitive Radio Protocol Under Constraint of Interference and Hardware Noises,” Electronics, vol 9, no 6, pp 1-16, Jun 2020, DOI:10.3390/electronics9061054 135