Luận án Về truyền thông kết hợp trong môi trường vô tuyến nhận thức: cải thiện và đánh giá hiệu năng mạng thứ cấp

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
NGUYỄN VĂN CHÍNH 
 VỀ TRUYỀN THÔNG KẾT HỢP TRONG 
MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC: 
CẢI THIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 
MẠNG THỨ CẤP 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI - 2017 
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
 NGUYỄN VĂN CHÍNH 
TRUYỀN THÔNG KẾT HỢP TRONG 
MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC: 
CẢI THIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 
MẠNG THỨ CẤP 
Chuyên ngành : Kỹ thuật viễn thông 
Mã số: 62.52.02.08 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
1. PGS. TS. Võ Nguyễn Quốc Bảo 
 2. TS. Nguyễn Lương Nhật 
HÀ NỘI - 2017 
-i- 
LỜI CAM ĐOAN 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện. Các số liệu và 
kết quả trình bày trong luận án là trung thực, chưa được công bố bởi bất kỳ tác giả 
nào hay ở bất kỳ công trình nào khác. 
 Tác giả 
 Nguyễn Văn Chính 
-ii- 
LỜI CẢM ƠN 
 Luận án Tiến sĩ này được thực hiện tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn 
thông dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS Võ Nguyễn Quốc Bảo và TS. Nguyễn 
Lương Nhật. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy về định hướng khoa 
học, liên tục quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn 
thành cuốn luận án này. Tôi xin được chân thành cảm ơn các nhà khoa học, tác giả 
các công trình công bố đã trích dẫn trong luận án vì đã cung cấp nguồn tư liệu quý 
báu, những kiến thức liên quan, quan trọng trong quá trình nghiên cứu hoàn thành 
luận án. 
 Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn 
thông, Hội đồng Khoa học, Hội đồng Tiến sĩ của Học viện vì đã tạo điều kiện để 
nghiên cứu sinh được thực hiện và hoàn thành chương trình nghiên cứu của mình. 
Tôi xin được chân thành cảm ơn GS. TSKH. Nguyễn Ngọc San, GS.TS Nguyễn Bình 
vì những chỉ dẫn về học thuật hóa, kết nối giữa lý luận với kết quả thực nghiệm thời 
gian thực. Xin chân thành cảm ơn Khoa Quốc tế và Đào tạo sau đại học và các nhà 
khoa học thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cũng như các nghiên cứu 
sinh khác về sự hỗ trợ trên phương diện hành chính, hợp tác có hiệu quả trong suốt 
quá trình nghiên cứu khoa học của mình. 
 Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu Trường sĩ quan thông tin (Trường 
đại học thông tin liên lạc) và các bạn đồng nghiệp, bạn bè thân hữu, vì đã tạo nhiều 
điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập. 
 Cuối cùng là sự biết ơn tới gia đình và những người bạn thân thiết vì đã liên 
tục động viên để duy trì nghị lực, sự cảm thông, chia sẻ về thời gian, sức khỏe và các 
khía cạnh của cuộc sống trong cả quá trình để hoàn thành luận án. 
 Hà Nội, tháng năm 2017 
 Tác giả 
 Nguyễn Văn Chính 
-iii- 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................. vii 
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ ix 
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ xii 
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI (BỐI CẢNH NGHIÊN CỨU) ......................................... 1 
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................. 2 
Mục tiêu nghiên cứu: .......................................................................................... 2 
Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 3 
Phạm vi nghiên cứu: ........................................................................................... 3 
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................... 3 
Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................... 3 
Các nghiên cứu liên quan ................................................................................... 4 
Kết quả đạt được ................................................................................................. 9 
BỐ CỤC LUẬN ÁN ............................................................................................. 10 
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ VÔ TUYẾN NHẬN THỨC VÀ TRUYỀN 
THÔNG CHUYỂN TIẾP KẾT HỢP ........................................................................ 12 
1.1 GIỚI THIỆU ................................................................................................ 12 
1.2 VÔ TUYẾN NHẬN THỨC ........................................................................ 12 
1.2.1 Sự cần thiết ra đời vô tuyến nhận thức ................................................. 12 
1.2.2 Khái niệm vô tuyến nhận thức .............................................................. 13 
-iv- 
1.2.3 Mối quan hệ giữa vô tuyến thông minh (Software Defined Radio) và vô 
tuyến nhận thức ................................................................................................ 14 
1.2.4 Kiến trúc vật lý của vô tuyến nhận thức ............................................... 15 
1.2.5 Chức năng vô tuyến nhận thức ............................................................. 17 
1.2.6 Mô hình mạng vô tuyến nhận thức ....................................................... 19 
1.2.7 Cấu trúc mạng vô tuyến nhận thức ....................................................... 22 
1.3 MÔ HÌNH KÊNH CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TRỰC TIẾP ...... 23 
1.3.1 Mô hình cơ bản ..................................................................................... 23 
1.3.2 Các kỹ thuật phân tập sử dụng trong mạng vô tuyến nhận thức ........... 25 
1.3.3 Kỹ thuật MIMO (Multi-Input Multi Output) ........................................ 25 
1.4 TRUYỀN THÔNG KẾT HỢP .................................................................... 26 
1.4.1 Truyền thông chuyển tiếp ..................................................................... 26 
1.4.2 Kỹ thuật MIMO ảo (Hay còn gọi là truyền thông kết hợp) .................. 28 
1.5 TRUYỀN THÔNG KẾT HỢP TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN 
NHẬN THỨC ....................................................................................................... 33 
1.5.1 Phân tích ưu và nhược điểm của truyền thông kết hợp ........................ 33 
1.5.3 Mô hình kết hợp truyền thông kết hợp trong môi trường vô tuyến nhận 
thức. .................................................................................................................. 33 
1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................ 34 
CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MÔ HÌNH TRUYỀN 
THÔNG KẾT HỢP HIỆU QUẢ TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN NHẬN 
THỨC DẠNG NỀN .................................................................................................. 35 
2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG ................................................................................. 35 
2.2 MÔ HÌNH #1: TRUYỀN THÔNG KẾT HỢP LỰA CHỌN NÚT CHUYỂN 
TIẾP DẠNG NỀN AF TỐT NHẤT ..................................................................... 35 
2.2.1 Mô hình hệ thống đề xuất ........................................................................ 35 
2.2.2 Phân tích xác suất dừng hệ thống ............................................................ 41 
-v- 
2.2.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả ................................................................ 43 
2.3 MÔ HÌNH #2: CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG DF DẠNG NỀN TỐI ƯU ........ 47 
2.3.1 Xây dựng và mô tả hệ thống khảo sát ..................................................... 47 
2.3.2 Phân tích xác suất dừng hệ thống ............................................................ 48 
2.3.4 Bài toán tối ưu hiệu năng của hệ thống ................................................... 54 
2.3.5 Mô phỏng và đánh giá kết quả ................................................................ 58 
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................... 64 
CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MÃ HÓA KHÔNG GIAN THỜI GIAN 
TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN: MỘT CHẶNG 
VÀ NHIỀU CHẶNG ................................................................................................ 65 
3.1 MÃ HÓA KHÔNG GIAN THỜI GIAN TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ 
TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN .................................................................. 65 
Mô hình hệ thống .............................................................................................. 65 
Phân tích xác suất dừng hệ thống ..................................................................... 68 
Dung lượng Shannon hệ thống ......................................................................... 69 
Kết quả mô phỏng và thảo luận ........................................................................ 71 
3.2 MÃ HÓA KHÔNG GIAN THỜI GIAN VỚI CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG 
DF DẠNG NỀN .................................................................................................... 76 
Giới thiệu .......................................................................................................... 76 
Mô hình hệ thống .............................................................................................. 76 
Phân tích xác suất dừng hệ thống ..................................................................... 78 
Kết quả mô phỏng và phân tích kết quả ........................................................... 80 
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................ 83 
CHƯƠNG 4 ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN 
NHẬN THỨC DẠNG NỀN: TỐI ƯU HIỆU SUẤT PHỔ TẦN ............................. 85 
4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG ............................................................................. 85 
4.2 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐỀ XUẤT VÀ KHẢO SÁT ................................ 85 
-vi- 
4.3 PHÂN TÍCH CÁC THAM SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 
ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC 
DẠNG NỀN .......................................................................................................... 89 
4.3.1 Xác suất của mỗi chế độ truyền ............................................................ 89 
4.3.2 Xác suất dừng hệ thống ........................................................................ 89 
4.3.3 Hiệu suất phổ tần .................................................................................. 90 
4.3.4 Tỷ số lỗi bít trung bình ......................................................................... 90 
4.4 TỐI ƯU HIỆU SUẤT PHỔ TẦN ............................................................... 92 
4.5 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .................................................. 93 
4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .......................................................................... 102 
KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ........................... 103 
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 103 
ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................................... 105 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .................................... 107 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 108 
-vii- 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Viết tắt 
Tiếng Anh Tiếng Việt 
AF Amplify-and-Forward Khuếch đại và chuyển tiếp 
AWGN Additive white Gaussian noise Nhiễu trắng Gauss cộng tính 
BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit 
CDF Cumulative distribution function Hàm phân bố tích lũy 
CMN Conventional Multihop Network Mạng truyền thông đa chặng 
truyền thống 
CR Cognitive radio Vô tuyến khả tri 
CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh 
DF Decode-and-Forward Giải mã và chuyển tiếp 
DT Direct Transmission Truyền trực tiếp 
LOS Line of Sight Đường truyền thẳng 
M-PAM Multiple Pulse Amplitude 
Modulation 
Điều chế biên độ xung đa mức 
M-PSK Multiple Phase Shift Key Điều chế pha đa mức 
M-QAM Multiple Quadrature Amplitude 
Modulation 
Điều chế biên độ cầu phương đa 
mức 
OP Outage Probability Xác suất dừng hệ thống 
PDF Probability Density Function Hàm mật độ phân bố xác suất 
PSK Phase Shift Keying Điều chế pha 
-viii- 
PU Primary User Người dùng sơ cấp 
QAM Quadrature Amplitude 
Modulation 
Điều chế biên độ cầu phương 
SE Spectral Efficiency Hiệu suất phổ tần 
SER Symbol Error Rate Tỉ lệ lỗi symbol 
SNR Signal-to-Noise Ratio Tỉ số công suất tín hiệu trên công 
suất nhiễu 
SU Secondary User Người dùng thứ cấp 
WiMAX Worldwide Interoperability for 
Microwave Access 
Hệ thống WiMAX 
-ix- 
DANH MỤC HÌNH VẼ 
Hình 1.1 Lỗ hoặc “hố” phổ ....................................................................................... 13 
Hình 1.3 Sơ đồ khối phần vô tuyến của hệ thống vô tuyến nhận thức ..................... 16 
Hình 1.4 Chu kỳ cảm nhận phổ tần ........................................................................... 19 
Hình 1.5 Chia sẽ phổ tần trong mô hình dạng nền .................................................... 20 
Hình 1.6 Chia sẽ phổ tần trong mô hình dạng chồng chập ....................................... 21 
Hình 1.7 Cấu trúc mạng vô tuyến nhận thức [79] ..................................................... 22 
Hình 1.8 Mô hình kênh của hệ thống truyền thông trực tiếp. ................................. 23 
Hình 1.9 Hệ thống multi-input multi-output (MIMO) .............................................. 26 
Hình 1. 10 Mô hình hệ thống truyền thông chuyển tiếp đa chặng ............................ 27 
Hình 1.11 Mô hình cơ bản của hệ thống truyền thông kết hợp ................................ 29 
Hình 1.12 Kỹ thuật khuếch đại và chuyển tiếp ......................................................... 30 
Hình 1.13 Kỹ thuật giải mã và chuyển tiếp ............................................................... 32 
Hình 2.1 Mô hình hệ thống truyền thông kết hợp lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất 
dạng nền .................................................................................................................... 36 
Hình 2.2 Xác suất dừng của hệ thống khi số nút chuyển tiếp thứ cấp thay đổi ........ 44 
Hình 2.3 Hiệu suất của hệ thống khi thay đổi các kỹ thuật phân tập tại nút đích thứ 
cấp ............................................................................................................................. 45 
Hình 2.4 Hiệu suất của hệ thống theo đặc tính kênh................................................. 46 
Hình  ... ng, "Outage Analysis of Cognitive Multihop 
Networks under Interference Constraints," IEICE Trans Commun, vol. E95-B, 
pp. 1019-1022, Mar. 2012. 
48. A. J. Goldsmith and S.-G. Chua, "Variable-rate variable-power MQAM for 
fading channels," Communications, IEEE Transactions on, vol. 45, pp. 1218-
1230, 1997. 
49. A. E. Ekpenyong and Y.-F. Huang, "Feedback constraints for adaptive 
transmission," Signal Processing Magazine, IEEE, vol. 24, pp. 69-78, 2007. 
50. Z. Rezki and M.-S. Alouini, "On the capacity of cognitive radio under limited 
channel state information over fading channels," in Communications (ICC), 
2011 IEEE International Conference on, 2011, pp. 1-5. 
114 
51. M. M. Abdallah, A. H. Salem, M.-S. Alouini, and K. Qaraqe, "Adaptive discrete 
rate and power transmission for spectrum sharing systems," Wireless 
Communications, IEEE Transactions on, vol. 11, pp. 1283-1289, 2012. 
52. M. Abdallah, A. Salem, M.-S. Alouini, and K. Qaraqe, "Discrete rate and 
variable power adaptation for underlay cognitive networks," in Wireless 
Conference (EW), 2010 European, 2010, pp. 733-737. 
53. J. van de Beek, J. Riihijarvi, A. Achtzehn, and P. Mahonen, "TV White Space 
in Europe," Mobile Computing, IEEE Transactions on, vol. 11, pp. 178-188, 
2012. 
54. D. Juyong, D. M. Akos, and P. K. Enge, "L and S bands spectrum survey in the 
San Francisco bay area," in Position Location and Navigation Symposium, 
2004. PLANS 2004, 2004, pp. 566-572. 
55. M. Wellens, J. Riihijärvi, and P. Mähönen, "Empirical time and frequency 
domain models of spectrum use," Physical Communication, vol. 2, pp. 10-32, 
2009. 
56. M. Wellens, J. Riihijarvi, and P. Mahonen, "Modelling primary system activity 
in dynamic spectrum access networks by aggregated on/off-processes," 2009, 
pp. 1-6. 
57. M. Wellens, J. Riihijarvi, and P. Mahonen, "Spatial statistics and models of 
spectrum use," Computer Communications, vol. 32, pp. 1998-2011, 2009. 
58. M. Wellens, J. Riihijarvi, M. Gordziel, and P. Mahonen, "Spatial statistics of 
spectrum usage: From measurements to spectrum models," 2009, pp. 1-6. 
59. A. Palaios, J. Riihijarvi, O. Holland, and P. Mahonen, "A week in London: 
Spectrum usage in metropolitan London," in Personal Indoor and Mobile Radio 
Communications (PIMRC), 2013 IEEE 24th International Symposium on, 2013, 
pp. 2522-2527. 
115 
60. S. Contreras, G. Villardi, R. Funada, and H. Harada, "An investigation into the 
spectrum occupancy in Japan in the context of TV White Space systems," in 
Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications 
(CROWNCOM), 2011 Sixth International ICST Conference on, 2011, pp. 341-
345. 
61. A. Kliks, P. Kryszkiewicz, J. Perez-Romero, A. Umbert, and F. Casadevall, 
"Spectrum occupancy in big cities ?? comparative study ?? Measurement 
campaigns in Barcelona and Poznan," in Wireless Communication Systems 
(ISWCS 2013), Proceedings of the Tenth International Symposium on, 2013, pp. 
1-5. 
62. M. López-Benítez, A. Umbert, and F. Casadevall, "Evaluation of spectrum 
occupancy in Spain for cognitive radio applications," in The IEEE 69th 
Vehicular Technology Conference, 2009 (VTC Spring 2009), 2009, pp. 1-5. 
63. J. Xue, Z. Feng, and P. Zhang, "Spectrum Occupancy Measurements and 
Analysis in Beijing," 2013. 
64. H. Yanfeng, W. Yijin, T. Wanbin, and L. Shaoqian, "Spectrum occupancy 
measurement: Focus on the TV frequency," in Signal Processing Systems 
(ICSPS), 2010 2nd International Conference on, 2010, pp. V2-490-V2-494. 
65. R. de Francisco and A. Pandharipande, "Spectrum occupancy in the 
2.36–2.4 GHZ band: Measurements and analysis," in Wireless 
Conference (EW), 2010 European, 2010, pp. 231-237. 
66. M. H. Islam, C. L. Koh, S. W. Oh, X. Qing, Y. Y. Lai, C. Wang, et al., 
"Spectrum Survey in Singapore: Occupancy Measurements and Analyses," 
presented at the Proc. of International Conference on Cognitive Radio Oriented 
Wireless Networks and Communications (CROWNCOM), Singapore, 2008. 
67. M. Zennaro, E. Pietrosemoli, A. Arcia-Moret, C. Mikeka, J. Pinifolo, C. Wang, 
et al., "TV White Spaces, I presume?," 2013. 
116 
68. A. Martian, I. Marcu, and I. Marghescu, "Spectrum Occupancy in an Urban 
Environment: A Cognitive Radio Approach," in Telecommunications (AICT), 
2010 Sixth Advanced International Conference on, 2010, pp. 25-29. 
69. P. S. M. Tripathi, A. Chandra, and R. Prasad, "TV white spectrum in India," in 
Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC), 2013 16th 
International Symposium on, 2013, pp. 1-6. 
70. L. F. Pedraza, F. Forero, and I. Paez, "Metropolitan Spectrum Survey in Bogota 
Colombia," in Advanced Information Networking and Applications Workshops 
(WAINA), 2013 27th International Conference on, 2013, pp. 548-553. 
71. K. A. Qaraqe, H. Celebi, A. Gorcin, A. El-Saigh, H. Arslan, and M.-s. Alouini, 
"Empirical results for wideband multidimensional spectrum usage," in Proc. 
IEEE 20th Int Personal, Indoor and Mobile Radio Communications Symp, 
2009, pp. 1262-1266. 
72. A. L. C. Pintor, M. R. S. To, J. S. Salenga, G. M. Geslani, D. P. Agpawa, and 
M. K. Cabatuan, "Spectrum survey of VHF and UHF bands in the Philippines," 
in TENCON 2012 - 2012 IEEE Region 10 Conference, 2012, pp. 1-6. 
73. S. Jayavalan, H. Mohamad, N. M. Aripin, A. Ismail, N. Ramli, A. Yaacob, et 
al., "Measurements and Analysis of Spectrum Occupancy in the Cellular and 
TV Bands," Lecture Notes on Software Engineering, vol. 2, 2014. 
74. V. N. Q. Bao, L. Q. Cuong, L. Q. Phu, T. D. Thuan, L. M. Trung, and N. T. 
Quy, "Spectrum Survey in Vietnam: Occupancy Measurements and Analysis 
for Cognitive Radio Applications," in The 2011 International Conference on 
Advanced Technologies for Communications, Da Nang, Vietnam, 2011, pp. 
135-143. 
75. T. Yucek and H. Arslan, "A survey of spectrum sensing algorithms for cognitive 
radio applications," Communications Surveys & Tutorials, IEEE, vol. 11, pp. 
116-130, 2009. 
117 
76. S. Haykin, "Cognitive radio: brain-empowered wireless communications," 
Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, vol. 23, pp. 201-220, 
2005. 
77. W. Beibei and K. J. R. Liu, "Advances in Cognitive Radio Networks: A 
Survey," Selected Topics in Signal Processing, IEEE Journal of, vol. 5, pp. 5-
23, 2011. 
78. V. N. Q. Bao, T. Q. Duong, and C. Tellambura, "On the Performance of 
Cognitive Underlay Multihop Networks with Imperfect Channel State 
Information," Communications, IEEE Transactions on, vol. 61, pp. 4864-4873, 
2013. 
79. I. F. Akyildiz, L. Won-Yeol, M. C. Vuran, and S. Mohanty, "A survey on 
spectrum management in cognitive radio networks [cognitive radio 
communications and networks]," IEEE Transactions on Communications, vol. 
46, pp. 40-48, 2008. 
80. J. G. Proakis, Digital communications: Mc Graw Hill, 2001. 
81. A. Papoulis and S. U. Pillai, Probability, random variables, and stochastic 
processes, 4th ed. Boston: McGraw-Hill, 2002. 
82. R. Bureau, "Handbook on spectrum monitoring," International 
Telecommunication Union (ITU), p. 168, 2002. 
83. M. K. Simon and M.-S. Alouini, Digital communication over fading channels, 
2nd ed. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2005. 
84. N. D. S. A. B. Gershman, "MIMO - Space Time Processing for MIMO 
Communications (2005)," book, 2005. 
85. L. Liu, R. Chen, S. Geirhofer, K. Sayana, Z. Shi, and Y. Zhou, "Downlink 
MIMO in LTE-advanced: SU-MIMO vs. MU-MIMO," Communications 
Magazine, IEEE, vol. 50, pp. 140-147, 2012. 
118 
86. Q. Li, X. E. Lin, J. Zhang, and W. Roh, "Advancement of MIMO technology in 
WiMAX: from IEEE 802.16d/e/j to 802.16m," Communications Magazine, 
IEEE, vol. 47, pp. 100-107, 2009. 
87. A. F. Molisch and M. Z. Win, "MIMO systems with antenna selection," 
Microwave Magazine, IEEE, vol. 5, pp. 46-56, 2004. 
88. E. Biglieri, MIMO wireless communications. Cambridge: Cambridge 
University Press, 2007. 
89. M. O. Hasna and M.-S. Alouini, "A performance study of dual-hop 
transmissions with fixed gain relays," in Acoustics, Speech, and Signal 
Processing, 2003. Proceedings.(ICASSP'03). 2003 IEEE International 
Conference on, 2003, pp. IV-189-92 vol. 4. 
90. M. O. Hasna and M.-S. Alouini, "End-to-end performance of transmission 
systems with relays over Rayleigh-fading channels," IEEE Transactions on 
Wireless Communications, vol. 2, pp. 1126-1131, 2003. 
91. M. O. Hasna and M.-S. Alouini, "Outage probability of multihop transmission 
over Nakagami fading channels," Communications Letters, IEEE, vol. 7, pp. 
216-218, 2003. 
92. M. O. Hasna and M.-S. Alouini, "Harmonic mean and end-to-end performance 
of transmission systems with relays," Communications, IEEE Transactions on, 
vol. 52, pp. 130-135, 2004. 
93. J. N. Laneman, D. N. C. Tse, and G. W. Wornell, "Cooperative diversity in 
wireless networks: Efficient protocols and outage behavior," IEEE Transactions 
on Information Theory, vol. 50, pp. 3062-3080, 2004. 
94. A. Nosratinia, T. E. Hunter, and A. Hedayat, "Cooperative communication in 
wireless networks," IEEE Communications Magazine, vol. 42, pp. 74-80, 2004. 
95. G. L. Stüber, Principles of mobile communication, 2nd ed. Boston: Kluwer 
Academic, 2001. 
119 
96. S. Ikki and M. H. Ahmed, "PHY 50-5 - Performance Analysis of Incremental 
Relaying Cooperative Diversity Networks over Rayleigh Fading Channels," in 
Wireless Communications and Networking Conference, 2008. WCNC 2008. 
IEEE, 2008, pp. 1311-1315. 
97. I. Krikidis, J. Thompson, S. McLaughlin, and N. goertz, "Amplify-and-Forward 
with Partial Relay Selection," IEEE Communications Letters, vol. 12, pp. 235-
237, 2008. 
98. A. Bletsas, H. Shin, and M. Z. Win, "Cooperative Communications with 
Outage-Optimal Opportunistic Relaying," IEEE Transactions on Wireless 
Communications, vol. 6, pp. 3450-3460, September 2007. 
99. P. Herhold, E. Zimmermann, and G. Fettweis, "A simple cooperative extension 
to wireless relaying," in Communications, 2004 International Zurich Seminar 
on, 2004, pp. 36-39. 
100. V. N. Q. Bao and H. Y. Kong, "Diversity Order Analysis of Dual-hop Relaying 
with Partial Relay Selection," IEICE Trans Commun, vol. E92-B, pp. 3942-
3946, Dec. 2009. 
101. V. N. Q. Bao and H. Y. Kong, "Incremental relaying for partial relay selection," 
IEICE Trans. Commun., vol. E93-B, pp. 1317-1321, May 2010. 
102. A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, "User Cooperation Diversity - Part II: 
Implementation Aspects and Performance Analysis," IEEE Transactions on 
Communications, vol. 51, pp. 1939-1948, November 2003. 
103. A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, "User Cooperation Diversity - Part I: 
System Description," IEEE Transactions on Communications, vol. 51, pp. 
1927-1938, November 2003. 
104. A. Bletsas, A. Khisti, D. P. Reed, and A. Lippman, "A Simple Cooperative 
Diversity Method Based on Network Path Selection," IEEE Journal on Select 
Areas in Communications, vol. 24, pp. 659-672, March 2006. 
120 
105. A. Bletsas, H. Shin, and M. Z. Win, "Outage Analysis for Cooperative 
Communication with Multiple Amplify-and-Forward Relays," Electronics 
Letters, vol. 43, 15th March 2007. 
106. E. K. P. Chong and S. H. Zak, "An introduction to optimization," Antennas and 
Propagation Magazine, IEEE, vol. 38, p. 60, 1996. 
107. I. S. Gradshteyn, I. M. Ryzhik, A. Jeffrey, and D. Zwillinger, Table of integrals, 
series and products, 7th ed. Amsterdam ; Boston: Elsevier, 2007. 
108. M. Abramowitz and I. A. Stegun, Handbook of mathematical functions with 
formulas, graphs, and mathematical tables, 10th printing, with corrections. ed. 
Washington: U.S. Govt. Print. Off., 1972. 
109. M. Hata, "Rational approximations to the dilogarithm," Transactions of the 
American Mathematical Society, vol. 336, pp. 363-387, 1993. 
110. M. Hassani, "Approximation of the dilogarithm function," J. Inequalities in 
Pure and Applied Mathematics, vol. 8, pp. 1-7, 2007. 
111. L. Le and E. Hossain, "Multihop Cellular Networks: Potential Gains, Research 
Challenges, and a Resource Allocation Framework," IEEE Communications 
Magazine, pp. 66-73, September 2007. 
112. Z. Zhongshan, C. Xiaomeng, L. Keping, A. V. Vasilakos, and L. Hanzo, "Full 
duplex techniques for 5G networks: self-interference cancellation, protocol 
design, and relay selection," Communications Magazine, IEEE, vol. 53, pp. 
128-137, 2015. 
113. T. Wang, A. Cano, G. B. Giannakis, and J. N. Laneman, "High-Performance 
Cooperative Demodulation With Decode-and-Forward Relays," IEEE 
Transactions on Communications, vol. 55, pp. 1427-1438, July 2007. 
114. I. W. Group, "IEEE P802. 22/D1. 0 draft standard for wireless regional area 
networks part 22: cognitive wireless RAN medium access control (MAC) and 
121 
physical layer (PHY) specifications: policies and procedures for operation in 
the TV bands," IEEE docs, pp. 22-06, 2008. 
115. C.-S. Sum, G. P. Villardi, M. A. Rahman, T. Baykas, H. N. Tran, Z. Lan, et al., 
"Cognitive communication in TV white spaces: An overview of regulations, 
standards, and technology [Accepted From Open Call]," Communications 
Magazine, IEEE, vol. 51, pp. 138-145, 2013. 
116. S. Debroy, S. Bhattacharjee, M. Chatterjee, and K. Kwiat, "An effective use of 
spectrum usage estimation for IEEE 802.22 networks," in Wireless 
Communications and Networking Conference (WCNC), 2012 IEEE, 2012, pp. 
3239-3243. 
117. R. Saeed and R. A. Mokhtar, "TV white spaces spectrum sensing: Recent 
developments, opportunities and challenges," in Sciences of Electronics, 
Technologies of Information and Telecommunications (SETIT), 2012 6th 
International Conference on, 2012, pp. 634-638. 
118. S. Prakash and I. McLoughlin, "Analysis of adaptive modulation with antenna 
selection under channel prediction errors," in Communications and Signal 
Processing (ICCSP), 2011 International Conference on, 2011, pp. 504-508. 
119. J. Perez and J. Ibanez, "Adaptive modulation and power in wireless 
communication systems with delay constraints," in Statistical Signal Processing 
Workshop (SSP), 2011 IEEE, 2011, pp. 73-76. 
120. A. Goldsmith, Wireless communications: Cambridge university press, 2005. 
121. M. S. Alouini and A. Goldsmith, "Capacity of Nakagami multipath fading 
channels," in Vehicular Technology Conference, 1997 IEEE 47th, 1997, pp. 
358-362 vol.1. 
122. M. Chiani and D. Dardari, "Improved exponential bounds and approximation 
for the Q-function with application to average error probability computation," 
122 
in Global Telecommunications Conference, 2002. GLOBECOM'02. IEEE, 
2002, pp. 1399-1402. 
123. A. Jeffrey and D. Zwillinger, Table of integrals, series, and products: Academic 
Press, 2007. 
124. C. Byoungjo and L. Hanzo, "Optimum mode-switching-assisted constant-
power single- and multicarrier adaptive modulation," Vehicular Technology, 
IEEE Transactions on, vol. 52, pp. 536-560, 2003.