Nâng Cao Hiệu Năng Mạng Thứ Cấp Trong Vô Tuyến Nhận Thức Dạng Nền Với Sự Xuất Hiện Của Nút Nghe Lén Thứ Cấp (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

---------------------------------------

DƯƠNG HUỲNH QUANG PHÚC

NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG THỨ CẤP
TRONG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC DẠNG NỀN
VỚI SỰ XUẤT HIỆN CỦA NÚT NGHE LÉN THỨ CẤP

Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số: 60.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2017


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TRUNG DUY
(Ghi rõ học hàm, học vị)

Phản biện 1: …………………………………………………
Phản biện 2: …………………………………………………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc
sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ...............
Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1

MỞ ĐẦU
Ngày này, tốc độ phát triển của truyền thông vô tuyến tăng trưởng
nhanh chóng. Nó có thể phục vụ số lượng lớn các thiết bị thông minh. Hơn
thế nữa, ngay cả các điện thoại thông minh có thể tiêu thụ băng thông nhiều
hơn các thiết bị điện thoại truyền thống. Cùng với sự phát triển ngày càng
nhanh của công nghệ, bài toán về phân bổ phổ tần số một cách hiệu quả đã
và đang trở thành một vấn đề thiết yếu. Để giải quyết vấn đề cạn kiệt nguồn
tài nguyên, khái niệm vô tuyến nhận thức ra đời.
Trong vô tuyến nhận thức, có hai loại người dùng được phân cấp là
người dùng sơ cấp và người dùng thứ cấp. Gần đây, người ta đề nghị mô
hình Underlay để giải quyết vấn đề sử dụng phổ liên tục cho người dùng thứ
cấp. Trong mô hình Underlay hay còn gọi là mô hình dạng nền, người dùng
thứ cấp có thể sử dụng tần số cùng lúc với người dùng sơ cấp, miễn là can
nhiễu tạo ra từ những hoạt động của người dùng thứ cấp đến người dùng sơ
cấp phải nhỏ hơn một mức giới hạn cho phép. Để tăng cường hoạt động của
mô hình này, người ta sử dụng giao thức truyền thông hợp tác để chống lại
vấn đề giới hạn công suất truyền, cũng như vấn đề fading của kênh truyền.
Trong truyền thông hợp tác, một số nút chuyển tiếp nằm giữa nút
nguồn và nút đích giúp nút nguồn chuyển tiếp dữ liệu đến nút đích. Việc
truyền dữ liệu từ nút nguồn đến nút đích trong hệ thống truyền thông hợp
tác diễn ra trong hai khe thời gian trực giao.
Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu liên quan đến truyền thông vô
tuyến đều giả sử rằng phần cứng của các thiết bị là hoàn hảo. Nhưng trong
thực tế thì phần cứng của các thiết bị là không hoàn hảo bởi sự nhiễu pha,
sự không cân bằng I/Q và sự không tuyến tính trong bộ khuếch đại. Sự

2
không hoàn hảo này sẽ gây ra can nhiễu đến các tín hiệu phát và tín hiệu
thu, và vì thế sẽ ảnh hưởng đến hiệu năng của các hệ thống vô tuyến.
Trong luận văn này, sẽ nghiên cứu vấn đề bảo mật lớp vật lý, trong
đó chú trọng đến thông số hiệu năng Intercept Probability (IP). Hơn nữa,
luận văn tập trung nghiên cứu mô hình chuyển tiếp trong mạng thứ cấp
(Secondary Network) sử dụng kỹ thuật truy cập dạng nền (Underlay) trong
truyền thông vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio).
Luận văn được trình bày theo bốn chương, cụ thể như sau:


Chương 1 – Lý thuyết tổng quan



Chương 2 – Mô hình hệ thống



Chương 3 – Đánh giá hiệu năng bảo mật



Chương 4 – Kết quả mô phỏng



Chương 5 – Kết luận

3

CHƯƠNG 1 - LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

1.1 Mạng vô tuyến nhận thức
1.1.1 Khái niệm chung về vô tuyến nhận thức
1.1.2 Các mô hình trong vô tuyến nhận thức
1.1.3 Các kỹ thuật được sử dụng trong vô tuyến nhận thức
1.1.3.1 Phương pháp thăm dò phổ (Spectrum Sensing)
1.1.3.2 Phương pháp thăm dò năng lượng (Energy
Detection):
1.1.3.3 Kỹ thuật chia sẻ phổ tần Overlay (Spectrum
Overlay)
1.1.3.4 Kỹ thuật chia sẻ phổ tần Underlay (Spectrum
Underlay)
1.2 Bảo mật lớp vật lý
1.2.1 Khái niệm và ưu điểm của bảo mật lớp vật lý
Trong môi trường mạng không dây, do tính chất truyền quảng bá
làm cho mạng dễ bị tấn công, nghe lén thông qua giao tiếp không dây. Các
phương pháp bảo mật hiện tại là áp dụng các kỹ thuật mã hóa, xác thực
phức tạp (như WEP, WPA…) và thường được triển khai ở lớp ứng dụng.
Nhưng các giải pháp bảo mật trên ngày càng khó triển khai, kém hiệu quả
do các yêu cầu tích hợp, kỹ thuật tính toán và phương thức tấn công mạng
không dây thay đổi không ngừng.
Gần đây, kỹ thuật bảo mật thông tin lớp vật lý (Physical-Layer
Security) đã thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong
và ngoài nước. Trong phương pháp này là khai thác các tính chất vật lý của

4
kênh truyền vô tuyến để tăng cường hiệu quả bảo mật mà không cần sử
dụng các công cụ mã hóa [8-17].
Giả sử, dung lượng kênh của liên kết giữa A và B là và dung lượng
kênh của kênh nghe lén giữa A và E là, thì dung lượng kênh bảo mật được
định nghĩa bằng công thức sau:

CSec  max  0, CAB  CAE  .

(1.10)

Bảo mật lớp vật lý là một phương pháp đơn giản nhằm đạt được
hiệu quả bảo mật. Đây là một hướng nghiên cứu mới, được các nhà khoa
học trên thế giới quan tâm.

C AB

A

B

C AE
E
Hình 1.12: Mô hình bảo mật lớp vật lý cơ bản
1.2.2 Các phương pháp chuyển tiếp được sử dụng trong bảo mật
lớp vật lý
1.2.2.1 Khuếch đại và chuyển tiếp AF
1.2.2.2 Giải mã và chuyển tiếp DF
1.2.2.3 Ngẫu nhiên và chuyển tiếp RF

1.3 Lý do chọn đề tài
Trong đề cương này, học viên nghiên cứu đề tài bảo mật lớp vật lý,
trong đó chú trọng đến thông số hiệu năng Intercept Probability (IP). Đề tài
xem xét các phương pháp hiệu chỉnh công suất phát của các máy phát nhằm
giảm xác suất đánh chặn IP tại nút nghe lén. Tuy nhiên, việc giảm công suất
phát ở các nút phát cũng đồng nghĩa với việc làm giảm chất lượng dịch vụ
hay giảm hiệu năng của hệ thống. Do đó, đề tài cũng đề xuất các phương


5
pháp chuyển tiếp phân tập hiệu quả nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ cho
mạng khảo sát. Cuối cùng, mô hình hệ thống được xem xét ở đây là mô
hình chuyển tiếp trong mạng thứ cấp (Secondary Network) sử dụng kỹ thuật
truy cập dạng nền (Underlay) trong truyền thông vô tuyến nhận thức
(Cognitive Radio) [27]-[28].
Bảo mật lớp vật lý là một chủ đề mới được nhiều chuyên gia trong
nước và quốc tế nghiên cứu. Ở trong nước, các tác giả trong các tài liệu
[20]-[22], [23]-[24] đã nghiên cứu kỹ các phương pháp chuyển tiếp phân
tập nhằm nâng cao hiệu năng bảo mật lớp vật lý cho các giao thức chuyển
tiếp. Hơn thế nữa, nhóm các tác giả trong [22] và [23] đã khảo sát hiệu năng
bảo mật của mạng vô tuyến nhận thức dạng nền. Tuy nhiên, như đã đề cập ở
trên, các tác giả trong [20]-[22], [23]-[24] đánh giá hiệu năng bảo mật qua
các thông số như dung lượng kênh bảo mật trung bình, xác suất dừng bảo
mật và xác suất dung lượng bảo mật khác không, mà chưa quan tâm đến khả
năng giải mã dữ liệu ở nút nghe lén (xác suất đánh chặn), cũng như khả
năng giải mã ở nút đích (xác suất dừng).


6

CHƯƠNG 2 - MÔ HÌNH HỆ THỐNG
2.1 Mô hình nghiên cứu
Kênh Dữ Liệu

RM

Kênh Giao Thoa
Kênh Nghe Lén

Rm

E

R1

D

S
PU

Hin
̀ h 2.1: Mô hình được nghiên cứu trong luận văn.
Trong mô hình hệ thống được mô tả trong hình vẽ 2.1, mạng sơ
cấp (Primary Network) được biểu thị bằng nút PU (người dùng sơ cấp:
Primary User). Trong mạng thứ cấp (Secondary Network), một nút nguồn
thứ cấp S muốn truyền dữ liệu đến một nút đích thứ cấp D, thông qua sự
giúp đỡ của M nút chuyển tiếp thứ cấp (các nút này được đặt tên là

R1 , R2 ,..., RM ). Giả sử không có

đường truyền trực tiếp giữa nguồn và

đích, do đó, nút nguồn cần sự giúp đỡ của các nút chuyển tiếp để đưa dữ
liệu của nguồn về đích.
Với sự xuất hiện của suy hao phần cứng và dưới sự ảnh hưởng
của mức giao thoa tới hạn

 I th  , công suất phát của nút nguồn S phải được

hiệu chỉnh theo công thức sau [30, phương trình (8)]:

PS 

I th

1   P   SP

, PRi 

I th

1   P   R P
i

.

(2.1)


7

Trong mô hình khảo sát, nút nghe lén E muốn nghe trộm các
thông tin được gửi đến đích. Nút nghe lén cũng là nút thứ cấp và nút này
được giả sử là ở gần nút đích. Do đó, ta giả sử rằng nút nghe lén E không
thể nghe được dữ liệu phát đi từ nút nguồn S. Ta giả sử rằng, nút chuyển
tiếp sau khi đã giải mã thành công dữ liệu của nguồn, nút này chuyển tiếp
dữ liệu đến đích. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu nhận được tại nút đích D và nút
nghe lén E có thể được đưa ra như bên dưới:

PRi  Ri D

 Ri D 

 D PR  R D  N0
i

với

Ri

R D
i

và D; và giữa

và

Ri

,  Ri E 

i

R E
i

PRi  Ri E

 E PR  R E  N0
i

,

(2.5)

i

lần lượt là độ lợi kênh truyền của liên kết giữa

và E; và

E

là tổng mức suy hao phần cứng gây nên

do sự khiếm khuyết phần cứng ở các nút phát (S, R) và nút nghe lén E.
Bây giờ ta xét đến khả năng nghe lén của nút E; như đã được
định nghĩa trong tài liệu [30] và [33], khả năng chặn (Intercept Probability
(IP)) hay khả năng giải mã thành công dữ liệu từ

Ri

của nút nghe lén E có

thể được biểu diễn như sau:



PRi  Ri E
IP  Pr  Ri E   th  Pr 
  th  ,
  E PR  R E  N0

i
i





với

 th



là một ngưỡng xác định trước mà khi

 RiE

(2.10)

lớn hơn giá

trị này, nút nghe lén E có thể giải mã thành công dữ liệu nghe lén được.
Rõ ràng rằng, hệ thống cần hạn chế xác suất chặn của nút nghe lén
đến mức thấp nhất có thể. Tuy nhiên, phương pháp đơn giản nhất để làm
giảm giá trị

IP

đó là giảm công suất phát của các nút chuyển tiếp

R i . Tuy


8
nhiên, việc giảm công suất phát như thế nào? giảm đến mức nào? giảm như
thế nào thì phù hợp? sẽ là một vấn đề cần được giải quyết trong luận văn
này.
Để trả lời các câu hỏi đã đặt ra, ta cần xét các trường hợp cụ thể
như sau:


Trường hợp 1: Các nút chuyển tiếp

Ri

có thông tin

trạng thái kênh truyền đến nút nghe lén

Trong trường hợp này, nút chuyển tiếp

Ri

phải điều khiển công

suất phát sao cho nút nghe lén không thể nhận được thành công dữ liệu
nghe lén, cụ thể:

 Ri E 

PRi  Ri E

 E PR  R E  N0
i

  th ,

(2.11)

i

hay

PRi 

N 0 th

1   E th   R E

.

(2.12)

i

Kết hợp các công thức (2.1) và (2.12), công suất phát lớn nhất
mà nút

Ri

có thể sử dụng là:



I th
N 0 th
PR i  min 
,
 1   P   R P 1   E th   R E 
i
i


 Q E 
 N 0 min 
,
,
  R P  R E 
i

 i


(2.14)


9
với

E 



 th
.
1   E th

Trường hợp 2: Các nút chuyển tiếp

Ri

KHÔNG có

thông tin trạng thái kênh truyền tức thời đến nút nghe lén, tuy nhiên các nút
này biết được các đặc tính thống kê trung bình đến nút nghe lén
Trong trường hợp này, nút chuyển tiếp

R i có thể tính được

xác

suất chặn trung bình của nút nghe lén theo định nghĩa trong công thức
(2.10) như sau:

 PRi  Ri E



N 0 th
IP  Pr 
  th   Pr   Ri E 

  E PR  R E  N 0


1



P


E
th
R
i
i
i 




N 
 1  F R E  0 E  ,
i 

 PRi 
với

F R E .

là hàm CDF của biến ngẫu nhiên

i

Nếu nút

Ri

(2.15)

R E .
i

biết được giá trị của IP, nút này có thể điều khiển

công suất của mình để giá trị của IP nhỏ hơn một giá trị mong muốn nào đó,
cụ thể:

  N 
IP  exp   RE 0 E    IP ,


PRi 

với

 IP  0   IP  1

Quay trở lại công thức (2.17), ta có:

(2.17)


10

IP   IP  PR i 

RE E N 0
.
ln 1/  IP 

(2.18)

Nhìn vào công thức (2.18), ta có thể thấy rằng, giá trị

 IP

càng

nhỏ thì càng hạn chế khả năng chặn của nút E, tuy nhiên cũng giảm công
suất phát của các nút chuyển tiếp

Ri .

(2.18), công suất phát lớn nhất mà nút

Ri

Kết hợp các công thức (2.1) và
có thể sử dụng là:

 Q
  
PR i  N 0 min 
, RE E  .
  R P ln 1/  IP  
 i



Trường hợp 3: Các nút chuyển tiếp

Ri

(2.19)

KHÔNG có bất

kỳ thông tin nào liên quan đến nút nghe lén
Trong trường hợp này, công suất phát tối đa của nút chuyển
tiếp

Ri

sẽ đạt được từ công thức (2.1) như sau:

PR i 

I th
NQ
 0 .
1   P   Ri P  Ri P

(2.20)

Xác suất dừng (Outage Probability (OP) ) tổng cộng của mô
hình đề xuất có thể được đưa ra bằng công thức sau:

 PR a  R aD

OP  Pr  N  0    CMu Pr  N  u  Pr 
  th .
  D PR  R D  N0

u 1
a
a


M

(2.23)

Tiếp đến, giá trị của xác suất chặn IP của nút nghe lén E sẽ
được biện luận theo 03 trường hợp như đã giới thiệu ở trên:


11


Trong trường hợp 1: Các nút chuyển tiếp

Ri

có thông

tin trạng thái kênh truyền đến nút nghe lén, giá trị của IP luôn luôn bằng 0.


Trong trường hợp 2: Các nút chuyển tiếp

Ri

KHÔNG

có thông tin trạng thái kênh truyền tức thời đến nút nghe lén, tuy nhiên các
nút này biết được các đặc tính thống kê trung bình đến nút nghe lén. Như đã
đưa ra ở trên, giá trị IP luôn luôn bằng


 IP .

Trong trường hợp 3: Các nút chuyển tiếp

Ri

KHÔNG

có bất kỳ thông tin nào liên quan đến nút nghe lén. Sử dụng công thức
(2.10) và (2.21), giá trị của IP tại nút nghe lén E có thể được đưa ra như sau:

 Q R a E /  R a P

IP  Pr 
  th  .
  EQ R E /  R P  1

a
a



(2.24)

Trong luận văn này, Học viên cũng so sánh hiệu năng của
phương pháp đề xuất với phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp tối ưu. Thật
vậy, phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp tối ưu có thể được đưa ra như
sau:





R b :  R b D  max  R j D .
j 1,2,..., N

(2.25)

Mặt dù, phương pháp (2.25) tốt hơn so với phương pháp được
đề xuất trong (2.22), tuy nhiên việc thực thi phương pháp chọn lựa nút
chuyển tiếp này rất phức tạp do sự yêu cầu các thông tin kênh truyền từ các
nút chuyển tiếp đến nút sơ cấp PU và nút nghe lén E.


12

CHƯƠNG 3 - ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG BẢO MẬT
3.1. Xác suất dừng (OP)
Trước tiên, xác suất dừng tại nút đích có thể được biểu diễn dưới
dạng sau:

 PR a  R a D

Pr 
  th   Pr 1   D th  PR a  R a D   th N 0
  D PR  R D  N0

a
a








(3.10)



 Pr PR a  R a D  N0D ,
với


D 

 th
.
1   D th

Trường hợp 1: Các nút chuyển tiếp có thông tin trạng

thái kênh truyền đến nút nghe lén
Biểu thức tính chính xác cho xác suất dừng tại nút đích như sau:

 PR a  R aD
 N 1 k
Pr 
  th     1 CNk 1N RD 
  PR  R D  N0

 k 0
 a a

(3.17)


D
D
D



.

Q

k

1





k

1




Q




k

1








RP
RD
D
RE
E
RD
D
RP
RE
E
RD
D



Ta có thể đưa ra một biểu thức dạng tường minh (closed-form) tính
chính xác xác suất dừng của hệ thống thứ cấp như sau:


13

1 CMj  N SP M u  M  N  1 CMj  N SP 

OP1  
  CM  

j 0 SP   j  N  SR  u 1
 j 0 SP   j  N  SR  
j

M N

j


1
1

  (3.18)

 N 1
  Q   k  1       k  1    
k
RP
RD D

RE E
RD D 
k
.
   1 CN 1N RDD 
 k 0


1




 RPQ  REE   k  1 RD D
 


Trường hợp 2: Các nút chuyển tiếp chỉ biết các đặc tính

thống kê trung bình đến nút nghe lén
Xác suất dừng trong trường hợp 2 có thể được viết ra như sau:
M
 M  N  1 CMj  N SP 
1 CMj  N SP

u
OP2  
  CM  

j  0 SP   j  N  SR 

u 1
 j 0 SP   j  N  SR  
M N

j

j

N




Q  
D  
1  exp  RP  1  exp  RD  
 (3.27)


P
P


  
 



.
N



RPQ
1 
k k

    1 CN  Q  k   exp    RPQ  k RD D  P  
RP
RD D
 

 k 0



Trường hợp 3: Các nút chuyển tiếp

Ri

KHÔNG có bất

kỳ thông tin nào liên quan đến nút nghe lén
Trong trường hợp này, xác suất dừng tại nút đích được tính như
sau:


14

 PR a  R aD


 R D 
Pr 
  th   Pr PR a  R aD  N0 D  Pr  a   
  PR  R D  N0

 R P 
 a a

 a








  F R D   y  f R P  y  dy
0

N

a

a

   1 C
k

k 0

N


k
N 0

   1 CNk
k

k 0



exp  k RD  y  RP exp  RP y  dy

(3.28)

RP
.
RP  k RD 

Do đó, xác suất dừng tổng cộng trong trường hợp này là:

1 CMj  N SP

OP3  
j 0 SP   j  N  SR 
(3.29)
j j
M

M N
N



1
C






k
k
M  N SP
RP
  CMu  
   1 CN
.


j

N




k





u 1
j

0
k

0

SP
SR 
RP
RD 

j

M N

3.2. Xác suất nút nghe lén giải mã thành công dữ liệu nhận được (xác
suất chặn (IP))
Cũng vậy, giá trị của IP tại nút nghe lén E cũng được tính theo
03 trường hợp như sau:


Trường hợp 1: Các nút chuyển tiếp có thông tin trạng

thái kênh truyền đến nút nghe lén

Trong trường hợp này, giá trị của IP luôn luôn bằng 0:

IP  0.


(3.30)

Trường hợp 2: Các nút chuyển tiếp chỉ biết các đặc tính

thống kê trung bình đến nút nghe lén


15
Trong trường hợp thứ 2 này, giá trị của IP bằng với hệ số điều
khiển:

IP   IP .


(3.31)

Trường hợp 3: Các nút chuyển tiếp KHÔNG có bất kỳ

thông tin nào liên quan đến nút nghe lén
Trong trường hợp này, giá trị trung bình của IP tại nút nghe lén
E sẽ được tính bằng công thức sau:

M

SP

RP
j 1
IP=    1 CMj
. (3.35)

SP  jSR   RP  RE 
 j 1


16

CHƯƠNG 4 - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
4.1. Môi trường mô phỏng
Các kết quả mô phỏng được thực hiện bằng MATLAB. Trong mỗi
kết quả mô phỏng,

105  5*105

phép thử được thực hiện, và giá trị của

xác suất dừng (OP) và xác suất chặn (IP) được tính bằng số lần hệ thống
dừng chia cho số phép thử.

 xP , yP 
PU

1,0 

S

Ri

 0,0 

 xR ,0 

D

E

1, yE 
Hin
̀ h 4.1: Môi trường mô phỏng.
4.2. Ký hiệu trên các hình vẽ
Ngoài các ký hiệu toán học thông thường, luận văn quy định các
ký hiệu khác trên các hình vẽ như sau:


Xác suất dừng được ký hiệu bằng chữ OP



Xác suất chặn được đánh dấu bằng chữ IP



Kết quả mô phỏng được đánh dấu bằng các ký hiệu và

bằng chữ MP.


Kết quả lý thuyết được biểu thị bằng các đường thằng liền

nét và được ký hiệu bằng chữ LT


Trong các hình vẽ, các đường cong của OP và IP được

mặc nhiên hiểu là các giá trị OP và IP của mô hình đề xuất. Các đường lý
thuyết và mô phỏng của mô hình đề xuất được hiển thị bằng màu xanh.


17


Đối với mô hình tối ưu (xem công thức (2.25) Chương 2)

sẽ được ký hiệu bằng chữ OPT (Optimal protocol).
4.3 Kết quả và biện luận các kết quả


Trường hợp 1: Các nút chuyển tiếp có thông tin trạng

thái kênh truyền đến nút nghe lén
Trong hình 4.2, xác suất dừng OP được vẽ theo giá trị của
ngưỡng giao thoa định mức

I th

(dB).

Hình 4.2: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

I th

(dB) khi

M  1,3,5 , I th   10dB,15dB ,  th  0.75, xR  0.3,

xP  0.5, yP  0.5, yE  0.3,  D  0.1,  E  0.1 và  P  0.
Trong hình 4.3, xác suất dừng OP được vẽ theo số lượng nút
chuyển tiếp


18

Hình 4.3: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

M khi

M  1,10 , I th  0dB,  th  0.5, 0.75,1 , xR  0.5, xP  0.5,

yP  0.5, yE  0.5,  D  0.1,  E  0.1 và  P  0.1.
Trong hình 4.4 so sánh hiệu năng OP của mô hình đề xuất và
mô hình tối ưu (OPT)

Hình 4.4: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

I th

(dB) khi

M  2, 4 , I th   10dB,15dB ,  th  1, xR  0.7, xP  0.5,

yP  0.5, yE  0.3,  D  0.15,  E  0.15

và

 P  0.1.


19


Trường hợp 2: Các nút chuyển tiếp chỉ biết các đặc tính

thống kê trung bình đến nút nghe lén
Trong hình 4.5, xác suất dừng OP được vẽ theo giá trị của

I th

(dB)

Hình 4.5: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

I th

(dB) khi

M  2,3, 4 , I th   5dB,15dB ,  th  0.5, xR  0.4, xP  0.5,

yP  0.5, yE  0.3,  D  0.08,  E  0.08,  P  0.05 và

 IP  0.3 .


20

Hình 4.6: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

xR

khi

M  3, Ith  2.5dB,  th  1, xR   0.1, 0.9 , xP  0.5, yP  0.5,
yE  0.3,  D  0,  E  0,  P  0

và

 IP  0.2, 0.3, 0.4 .

Hình 4.6 khảo sát sự ảnh hưởng của vị trí nút chuyển tiếp lên
giá trị của OP
Tương tự như hình 4.4, hình 4.7 so sánh hiệu năng giữa mô
hình đề xuất và mô hình tối ưu OPT


21

Hình 4.7: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

 IP

khi

M  3, I th  5dB,  th  1, xR  0.5, xP  0.5, yP  0.5,

yE  0.1, 0.2, 0.3 ,  D  0,  E  0,  P  0

và

 IP   0.1,0.9 .


Trường hợp 3: Các nút chuyển tiếp KHÔNG có bất kỳ

thông tin nào liên quan đến nút nghe lén
Trong các hình 4.8 và 4.9, xác suất dừng OP và xác suất chặn
IP lần lượt được biểu diễn như một hàm của

I th

(dB)


22

Hình 4.8: Xác suất dừng (OP) là hàm số của

I th

(dB) khi

M  1, 2, 6 , I th   0dB,15dB ,  th  1, xR  0.4, xP  0.5,

yP  0.5, yE  0.2,  D  0.08,  E  0.08

và

 P  0.05 .

Hình 4.9: Xác suất chặn (IP) là hàm số của

I th

(dB) khi

M  1, 2, 6 , I th   0dB,15dB ,  th  1, xR  0.4, xP  0.5,

yP  0.5, yE  0.2,  D  0.08,  E  0.08

và

 P  0.05 .


23

CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN

5.1 Kết luận
-

Bảo mật là một vấn đề cấp thiết và quan trọng trong các hệ thống truyền

thông vô tuyến, trong đó bảo mật lớp vật lý đã và đang trở thành một
phương pháp đơn giản và hiệu quả được các nhà nghiên cứu trong và ngoài
nước quan tâm.
-

Trong luận văn này, học viên nghiên cứu đề tài bảo mật lớp vật lý, trong

đó chú trọng đến thông số hiệu năng Intercept Probability (IP). Đề tài xem
xét các phương pháp hiệu chỉnh công suất phát của các máy phát nhằm
giảm xác suất đánh chặn IP tại nút nghe lén.
-

Để nâng cao hiệu quả bảo mật, đề tài nghiên cứu mô hình chuyển tiếp

hai chặng sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp trên kênh truyền
Rayleigh fading trong mạng vô tuyến nhận thức dạng nền. Cụ thể, luận văn
đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu năng xác suất dừng hệ thống dưới sự tác
động của mức giao thoa định mức, suy hao phần cứng và định mức của xác
suất đánh chặn.
5.2 Các kết quả đạt được
-

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của phương pháp bảo mật lớp vật lý, từ

đó đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả bảo mật cho hệ thống

truyền thông chuyển tiếp không dây.
-

Tìm hiểu các phương pháp chuyển tiếp phân tập để nâng cao độ tin cậy

cho việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị.
-

Tìm hiểu khái niệm vô tuyến nhận thức, đặc biệt là kỹ thuật truy cập

dạng nền (Underlay) trong vô tuyến nhận thức.