T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   18,   No.   1,   F e br ua r y   2020,   pp.   191~198   I S S N:  1693 - 6930,   a c c r e dit e F ir s G r a de   by  Ke me nr is tekdikti ,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I 10. 12928/ T E L KO M NI KA . v18i1. 13271     191       Jou r n al  h omepage :   ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   S t u d y on  o u t ag e  p e r f or m a n c e  gap  of  t w d e s t in at io n s on     CR - N OM A  n e t w o r k       Hon g - Nhu   Ng u ye n 1 ,   Chi - B ao  L e 2 ,   Nha t - T ien  Ng u ye n 3 ,   Din h - T h u an   Do 4   1, 3 Facu l t y   o E l ect r o n i cs   an d   T e l eco mm u n i cat i o n s ,   Sai g o n   U n i v ers i t y ,   H o   C h i   Mi n h   Ci t y ,   V i et n am   2, 4 Facu l t y   o E l ect r o n i cs   T ec h n o l o g y ,   In d u s t ri a l   U n i v ers i t y   o H o   Ch i   Mi n h   Ci t y   (IU H ),   H o   Ch i   Mi n h   C i t y ,   V i e t n am       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  J un  2,   2019   R e vis e Nov   11,   2019   Ac c e pted  Nov  30,   2019     N o n - o r t h o g o n a l   mu l t i p l acce s s   ( N O M A an d   co g n i t i v rad i o   (CR)  are   p ro m i s i n g   t o   o v erc o me  s p ect ra l   s carci t y   p r o b l em  en co u n t ere d   i n   ap p l i ca t i o n s   i mp l emen t at i o n s   i n   w i re l es s   co mm u n i cat i o n .   E s p eci a l l y ,   mas s i v e   co n n ect i v i t y   i n   s u c h   n et w o r k   i s   s t r i ct   req u i reme n t   i n   n et w o r k   d ep l o y me n t .   T h i s   s t u d y   ai m s   t o   i m p ro v s p ec t ral   eff i ci e n cy   at   t w o   s eco n d ary   d e s t i n a t i o n s   b y   i n v es t i g at i n g   CR - N O MA   n et w o rk   u n d er  s i t u a t i o n   o t h p erfec t   s u cce s s i v i n t erfere n ce  can cel l at i o n   (SIC).   W al s o   d e ri v t h ex act   o u t a g e   p ro b ab i l i t y   fo s ec o n d ary   u s er s .   Fu rt h ermo re,   an   a p p r o x i m at co m p u t at i o n   met h o d   i s   ap p l i ed   t o   i n d i ca t mo re  i n s i g h t s .   I t   i s   co n fi rme d   t h at     t h p erf o rman ce  ac h i e v ed   t o g et h er  w i t h   p erf o rman ce  g ap   amo n g   t w o   u s er s   can   b o b t a i n e d   d u t o   d i fferen t   p o w er  a l l o ca t i o n   fact o r s   as s i g n e d   t o   u s er s .   K e y w o r ds :   C ognit ive  r a dio   Non - or thogonal  mul ti ple  a c c e s s   S I C   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din A u th or :   Dinh - T hua Do   F a c ult of   E lec tr onics   T e c hnology ,     I ndus tr ial  Unive r s it o f   Ho   C hi  M inh  C it ( I UH ) ,     Ho  C hi  M inh  C it y,   Vie tnam .   E mail:   dodinht hua n@iuh . e du. vn       1.   I NT RODU C T I ON   T he   s pe c tr a l   e f f icie nt   a nd   e ne r gy - e f f icie nt  r e quir e ments   a r e   ne c e s s a r to  s a ti s f the  e xplos ive   incr e a s e   of   mobi le  us e r   in   wir e les s   s ys tem  with   high - r a te  s e r vice s .   How e ve r ,   high   s pe c tr a e f f icie nc ( S E )   c a nnot  be   a c hieve s inc e   the  f ixed  s pe c tr um  a ll oc a ti on  s tr a tegy  is   a dopted.   Unf or tunate ly,   30  pe r c e ntage s   of   the  li c e ns e s pe c tr um  in  the  United  S tate s   is   f ull oc c upied  a s   the  r e por f r om  the  F e de r a C omm un ica ti ons   C omm is s ion  [ 1] .   B a ll owing  the  pr im a r y   ne twor to  s ha r e   it s   f r e que nc ba nd  with  the  s e c onda r ne twor k,   c ognit ive  r a dio  ( C R )   ha s   be e s tudi e a nd  he nc e   S E   im pr ove ment   a c hieve [ 2] .   I n   pr inciple   of   C R ,   s pe c tr um  s ha r ing  pa r a digm   pe r mi ts   the  s e c onda r us e r s   ( S Us )   to  ope r a te  togethe r   with  the  pr im a r us e r s   ( P Us )   a the  s a me  ba nd  a nd  powe r   c ons tr a int   mus be   obe ye to  li mi t   int e r f e r e nc e   im pa c c a us e by  the  P U s   [ 3,   4 ] .   S e ve r a tec hniques   s uc a s   c e ll ular   ne twor ks ,   r e l a ne twor ks ,   a nd  wir e les s   s e ns or   ne twor ks ,   be ne f it   f r om   im pleme ntation  of   C R   to  pr ov ide   the  potential   S E   i mpr ove ment.     T f ur the r   pr ovide  mas s ive  c onne c ti vit y,   mor e   a d va ntage s   c a be   a c hi e ve by  e mpl oying  mul ti ple  a c c e s s   f or   mobi le  us e r s .   I n   pa r ti c ular ,   the  ne two r a ll oc a tes   r e s our c e   to  us e r s   by  divi ding  the  to tal  r a dio   r e s our c e s   with  two   unde r lyi ng   tec hniques ,   i. e .   or thogonal  mul ti ple  a c c e s s   ( OM A)   a nd   non - or t hogona mul ti ple  a c c e s s   ( NO M A) .   T he   int e r f e r e nc e   c a n   be   e li mi na ted  in  OM s c he me  while  NO M A   e mpl oys   s uc c e s s ive  int e r f e r e nc e   c a nc e ll a ti on  ( S I C )   tec hnique  to  a ll e viate   int e r f e r e nc e   f r om   othe r   us e r s   s ignal  [ 5 ] .   B y   e xploi ti ng  the  us e r s   c ha nne a s ymm e tr y,   NO M c a r e mar ka bly  e nha nc e   the  S E   a nd  then  the   tr a ns mi s s ion  late nc c a be   r e duc e d   [ 5 - 8] .   T he   a uthor s   in   [ 9 ]   s howe that  the   a c hieva ble  r a te  r e gion  in  the   upli n NO M is   im pr ove in  c om pa r is on  with  OM a nd  s uc a na lys is   is   a dopted  in  wir e les s   powe r e c omm unica ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N:   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   1 ,   F e br ua r 2020   191  -   198   192   ( W P C )   ne twor ks .   I [ 10 ] ,   main  r e s ult s   r e por ted  th a NO M with  a dva ntage   of   im pr ove d   us e r   f a ir ne s s   a nd  it   pr ovide  mor e   be ne f it s   c ompar e d   to   OM A.   I is   f ur t he r   pr ove d   that  NO M p e r f or ms   be tt e r   than   OM in  bo th   downlink  a nd  upli nk  by   a c hieving  the  pr oblem   of   joi nt  maxi mi z a ti on  of   the  downlink/ upli nk   r a t e s   while   taking  f a ir ne s s   be twe e us e r s   is   s a ti s f ied  [ 11 ] .   I n   [ 12] ,   the  a uthor s   p r e s e nted  e ne r gy  e f f icie nc in   wir e les s   powe r e NO M A   ne twor ks   a nd  s ys tem  pe r f or manc e   is   e va luate d.   I a ddit ion ,   r e c e nt  wo r ks   [ 13 - 22]   c ons ider e a dva ntage   of   NO M to   im pleme nt   i e mer ging   ne twor ks .   I n   pa r ti c ular ,   thi s   pa pe r   de ve lops   s ys tem  ba s e on  r e s ult s   in  [ 23 - 25] .   M or e   s pe c if ic a ll y,   in   thi s   pa pe r ,   we   f o r mul a te  the  r e c e ived   s ignal  a the   s e c onda r us e r   ( S U)   whic c a e xtr a c the  da ta  s ig na by  us ing  S I NR   or   S NR .   T he   outage   p r oba bil it y   ( OP)   o f   the  S U   a r e   a na lyze in   de tails   in   ter ms   of   pr oba bi li ty  o f   S I NR   a nd   S NR .   T he   r e s ult s   s how  that   C R - NO M pr ovide  f a ir n e s s   to  two   us e r s   in  ter of   OP .       2.   S YST E M   M ODE L   W e   a s s ume  that  the   s ys tem  model   with   a   downlink   dua l - hop  unde r lay   c ognit ive     r a dio non - or thogonal  mul ti ple  a c c e s s   ( C R - NO M A)   ne twor s hown  in  F igur e   1 ,   in  whic the r e   a r e   a   pr im a r de s ti na ti on  ( P D )   who  is   loca t e in  pr im a r ne two r ( P N) ,   a   s e c onda r s our c e   ( BS ) ,   a   r e lay  ( R )   ope r a ti ng  in  ha lf - duplex  mode  a nd  two  de s ti na ti on  us e r s   ( U 1 ;   U 2 ) .   T he   wi r e les s   c ha nne ls   f oll ow  R a yleigh  f a ding - c ha nne l     with  c ha nne ga in   .   T he s e   c ha nne ls   a s s igned  a s   in  F igur e   1   a r e   h 0 h 1 g 1   a nd   g 2 ,   a r e   indepe nde nt  a nd  identica ll dis tr ibut e d   ( i . i . d. )   z e r o - mea c ompl e Ga us s ian  r a ndom   va r iable s   ( R Vs ) .   S ingl e   a ntenna   is   a s s umed  a e a c node .   I n   thi s   s c e na r io,   a   pe r f e c t   c ha nne s tate   in f or mation   ( C S I )   is   a dopted.     As   F igur e   1 ,   the   dis tanc e s   be twe e node s   a r e   de noted  by  h 0 h 1 g 1   a nd   g 2 .   I n   C R - NO M A,   the  B make   int e r f e r e nc e   to   P D.   I t   is   noted   that   R   r e qui r e s   de c ode - a nd - f or wa r ( DF )   mode   to   f o r wa r s ignal   to   f a r   us e r s .     I is   a s s umed  that  R   is   plac e ve r f a r   f r om   the  tr a ns mi pr im a r s our c e   P D   a nd  he nc e   it   c a nnot  int e r f e r e   with   the  pr im a r y   ne twor k   a s   s hown  in   F igur e   1.   T he   po we r   c ons tr a int   f or   ope r a ti ons   of   both   pr im a r ne t wor a nd   s e c onda r ne twor is   c ons ider e in  thi s   c ontext .       BS U 2 g 1 U 1 g 2 S e c o n d a r y   l i n k I n t e r f e r e n c e   l i n k R P D h 1 h 0 S e c o n d a r y   n e t w o r k P r i m a r y   n e t w o r k     F igur e   1.   NO M in  c ognit ive   r a dio  ne two r k       T he   tr a ns mi powe r   a s e c onda r s our c e   is   s e ba s e on  c ons tr a int   a s   a bove   c ons ider a ti on       ( | 0 | 2 , ̄  )   ( 1)     whe r e   ̄    a nd    is   de noted  a s   the  maximum   a ve r a ge   tr a ns mi powe r   a va il a ble  a    a nd  int e r f e r e nc e   tempe r a tur e   c ons tr a int   ( I T C )   a ,   r e s pe c ti ve ly.   W e   c a ll   1 , 2 a s   powe r   a ll oc a ti on  f a c tor s .   I n   the  f i r s ti me   s lot ,   R   r e c e ived  the  f oll owing  s ignal     ( ) = 1 [  1 1 ( ) +  2 2 ( ) ] + ( )   ( 2)     whe r e   0 ~  ( 0 , 0 ) 1 ~  ( 0 , 1 ) ~  ( 0 , 2 ) ,   i is   a s s umed  that  1 > 2 nd  1 + 2 = 1   B us ing  NO M A,   to  de tec s ignal  s R   de c ode s   a n r e moves   s 1   f r om  the  r e c e ived  s ignal.   T he r e f or e ,   it   ne e be   de ter mi ne d   the   s ignal - to - int e r f e r e nc e - p lus   nois e   r a ti o   ( S I NR )   a nd   s ignal - to - nois e   r a ti ( S NR )   to   de tec s 1   a nd  s 2   a a s   f oll ows     , 1 =  1 | 1 | 2  2 | 1 | 2 + 1   ( 3)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l       Study  on  outage  pe r for manc e   gap  of  tw de s ti nati ons   on  C R - N OM A   ne tw or k   ( Hong - N hu  N guy e n)   193   whe r e    =  2     , 2 =  2 | 1 | 2   ( 4)     T he n,   withi n   the  s e c ond  s lot ,   R   f o r wa r ds   the  de tec ted  s upe r im pos e s ignal     1 ̃ 1 ( ) + 2 ̃ 2 ( ) ,   whe r e   P R   is   the   tr a ns mi tt e d   powe r   a R ̃ 1 ( ) a nd  ̃ 2 ( ) a r e   the  de tec ted   a nd   f or wa r de da ta  to   the  r e s pe c ti ve   r e c e iver s .   T he r e f o r e ,   U i   r e c e ives   the  f oll owing   s ignal:     ( ) = [ 1 ̃ 1 ( ) + 2 ̃ 2 ( ) ] + ( )   ( 5)     whe r e   { 1 , 2 } ~  ( 0 ,  )   a nd  ~  ( 0 , 2 ) F ur ther mo r e ,   U 2   im pleme nts   S I C   by  de tec ti ng   ̃ 1 ( ) while  c ons ider ing  it s   own  da ta   ̃ 2 ( ) a s   a   nois e .   T he   S I N R   of   whic c a be   wr it ten   a s :     2 , 1 = 1 | 2 | 2 2 | 2 | 2 + 1   ( 6)     whe r e   = 2 T he n,   by  a ll e viate   int e r f e r e nc e   e xis ti ng  in  ( 6)   it   c a be   de tec ted  the  r e maining  s ignal.   T he r e f or e ,   to   de tec ts   it s   own  s ignal  a U 2   S NR   is   given  by     2 , 2 = 2 | 2 | 2   ( 7)     I is   wor th   noti ng   that  U 1   is   a ll oc a ted  with   higher   powe r   f a c tor ,   s 1   ha s   h igher   p r ior it y   to   de tec c omp a r e with   r e maining  s ignal,   then   S I NR   is   e xpr e s s e by     1 , 1 = 1 | 1 | 2 2 | 1 | 2 + 1   ( 8)       3.   P E RF ORM AN CE   AN AL YSI S   AN NU M E RI CA L   RE S UL T S   3. 1.     Ou t age   p r ob ab i li t y   an alys is   at   u s e r   1   I thi s   s e c ti on,   we   e xa mi ne   the  outage   p r oba bil it ( OP)   f or   s 1   a nd   s 2 .   I n   [ 10 - 13] ,   the  OP   of   a   s ignal  is   de f ined  a s   the  p r oba bil it that  the   a c hieva ble  r a te  is   be low  than   a   pr e de f ined   r a te   thr e s hold  ,   i. e . ,     1 = [ 1 < ] .   T he r e f or e ,   the  OP   of   s 1   c a be   de r ived   a s :     ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 1 1 , , 1 , 1 , 1 22 1 1 1 1 11 2 2 2 2 1 2 1 0 22 1 1 1 1 11 2 2 2 2 2 1 0 2 1 0 Pr m in , 1 Pr , 1 Pr , , 11 Pr , , 1 U R s R U s R s R U s B S R I BS B S R A IR I BS IR a h a g a h a g h a h a g a h h a g h     = =   =  ++  + ++ 2 A     ( 9)     whe r e   = 2   a nd  1 = 2 2 1 1   is   S NR   r e late to   int e r f e r e nc e   a nd  S N R   r e late to  tar ge r a te  1 of   us e r   1   r e s pe c ti ve ly.   B a s e on  dis tr ibut ion  f unc ti ons   of   wi r e les s   c ha nne ls ,   it   c a be   e xpr e s s e a s :     ( ) ( ) ( ) 2 2 2 11 0 11 0 2 2 2 1 1 1 0 0 Pr , , 1 I BS B S R I B S h R g B S h I hg h B S R B S A h g h f x d x f y d y f z d z ee       −−   = =    =     ( 10)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N:   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   1 ,   F e br ua r 2020   191  -   198   194   whe r e   = 1 ( 1 1 2 ) .   I s im il a r   wa y,   it   c a be   c omput e the  s e c ond  pa r o f   ( 9 )   a s :     ( ) ( ) ( ) 2 2 2 11 0 1 0 1 1 01 2 2 2 2 0 2 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 P r , , 11 I RI S I g B S h I h R g h I h I R BS I gh h y I R B S x y Ih g h I h h h A h g h f x dx f y f z dy dz e dx e dy e        + −+          = =   == +    ( 11)     b r e plac ing  ( 9 )   by   ( 10)   a nd  ( 11) ,   ( 9 )   c a be   r e - e xpr e s s e a s :     1 = 1 [ ̄  1 ( 1 ̄  0 ) + 1 1 + 0 ̄  ( 1 0 + 1 ) 1 ]   ( 12)     i is   noted  that   the  a bove   f or mul a   is   c or r e c whe n 1 > 1 2 .     3. 2   Ou t age   p r ob ab i li t y   an alys is   if   p e r f e c t   S I at   u s e r   2   S im il a r   to   the  s ignal  s 1 ,   a us e r   1 the   OP  o f   the   s ignal  s c a be   e xpr e s s e a s :     ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 1 2 , , 2 , 2 , 2 22 2 1 2 2 2 2 2 0 2 2 21 2 2 2 2 22 00 Pr m in , 1 Pr , 1 Pr , , Pr , , p S I C U R x R U x R x R U x I B S R B S B I I R B S B a h a g h ah ag hh = =   =     +     ( 13)     whe r e   2 = 2 2 2 1   with  2   c or r e s ponding  tar ge r a te  of   2 T he   f ir s pa r a nd  the   s e c ond  pa r of   ( 13 )   c a n   be   f ur ther   c omput e by:     ( ) ( ) ( ) 22 1 2 2 2 0 2 2 2 12 0 22 22 2 2 2 22 1 1 2 0 22 0 Pr , , 1 I I BS B S h R g B S h B S R I B S R B S aa hg h aa B h g h aa f x d x f y d y f z d z e e      −−   =    = =     ( 14)     t he n,   other   ter m   c a be   given  a s :     ( ) ( ) ( ) 2 2 2 21 0 22 22 2 2 2 0 1 2 0 1 2 2 2 2 2 2 2 20 2 2 1 2 0 22 1 1 12 2 0 1 2 2 0 P r , , 11 I R B S I I g B S h I h h I h I R B S I gh h y I R B S aa x y a a Ih g h I h h a h B h g h f x dx f y f z dy dz aa a e dx e dy e a          + −+        = =   == +  2 22 Rg a   ( 15)     b s ubs ti tut ing  ( 15)   a nd  ( 14 )   in to  ( 13 ) ,   ( 13)   c a be   r e wr it ten  a s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l       Study  on  outage  pe r for manc e   gap  of  tw de s ti nati ons   on  C R - N OM A   ne tw or k   ( Hong - N hu  N guy e n)   195   2  = 1 [ 2 ̄  1 2 2 2 2 ( 1 ̄  0 ) + 1 2 1 2 + 2 0 ̄  ( 1 0 + 2 1 2 ) 2 2 2 ]   ( 16)     3. 3   Ou t age   an alys is   if   im p e r f e c t   S I at   u s e r   2   T he   S I NR   a nd  s ignal - to - nois e   r a ti ( S NR )   of   de c oding  s 2   a t   R   a nd   a de s ti na ti on  2   c a be   r e s pe c ti ve ly  wr it ten  a s :     , 2 =  2 | 1 | 2  | 1 | 2 + 1   ( 17)     2 , 2 = 2 | 2 | 2 | 2 | 2 + 1   ( 18)     t he n,   the  OP   in   c a s e   of   im pe r f e c S I C   a t   2 c a be   c a lcula ted  by:     ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 1 , , 2 , 2 , 2 22 2 1 2 2 22 2 2 2 1 2 0 22 2 1 2 2 22 2 2 2 2 1 0 2 0 Pr m in , 1 Pr , 1 Pr , , 11 Pr , , 1 ip S I C U R x R D x R x R D x B S R I BS B S R C IR I BS IR a h a g f f h a h a g f h f h     = =   =  ++    + ++  2 C   ( 19)     s im il a r ly,   ( 19)   c a n   be   r e wr it ten  a s :     ( ) 22 1 2 2 2 0 2 22 0 2 2 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 2 1 1 1 21 02 2 2 2 2 2 2 22 1 1 1 1 11 I h B S R g B S h I B S h B S R g aa ff ip S I C U hg aa f h f R R g R g I ee aa a a e aa    −−       = + +           + + + +       ( 20)     3. 4   As ym p t o t ic  an alys is   T his   pa r pr ovides   a ppr oxim a te  pe r f or manc e   a s   e xtr a   ins ight s   in  our   c onis de r e s ys tem .     W he n   ,   it   c a be   a ppli e d   1 ,   then   a ppr oxim a te   pe r f or manc e   c a n   be   a r c hived  a s   be low.   T he   a ppr oxim a te  OP   of   us e r   1 c a be   given  by:      , 1 = 1 [ ( 1 ̄ 1 ) ̄  0 + 1 1 + 0 ( 1 0 ̄  ̄  1 1 ) ]   ( 21)     t he   a ppr oxim a te  OP   of   us e r   2 in  c a s e   of   pe r f e c S I C   c a be   given  by:     2 , 22 , 1 2 2 2 0 12 22 1 2 2 0 0 1 2 2 2 11 1 p S I C I a s y m U B S h R g B S h Ih II I h h h B S I B S h R g aa a a a a  =     +   +    ( 22)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N:   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   1 ,   F e br ua r 2020   191  -   198   196   t he   a ppr oxim a te  OP   of   us e r   2 in  c a s e   of   im pe r f e c t   S I C   c a be   f or mul a ted   by:     ( ) 2 1 1 2 1 2 2 , 22 , 0 1 2 2 2 1 2 2 2 1 1 1 21 02 2 2 2 2 22 22 22 0 2 2 2 1 1 1 1 11 1 ff ip S I C I a s y m U B S h h B S R g h g f h f R R g I I Rg B S h B S R g a a a a a aa a aa    = + +     + + + +            ( 23)     3. 5   T h r ou gh p u t   I ter m   of   thr oughput ,   e a c us e r   c a be   s hown  thr o ughput  pe r f or manc e   a s :     = ( 1 )   ( 24)     whe r e   { 1 , 2 } .       4.   NU M E RI C AL   RE S UL T S   I thi s   s e c ti on,   we   e va luate   the  pe r f or manc e   o f   C R - NO M A,   we   s e powe r   a ll oc a ti on   f a c tor s     1 = 0 . 8   a nd  2 = 0 . 2 , t he   tar ge t   r a te   is   s e to   be   1 = 1   a nd  2 = 1 . 5 ,   the   c ha nne ga ins   ℎ0 = 1 ℎ1 = 1 1 = 1 2 = 0 . 4 1 = 2 = 0 . 001 .   I nter f e r e nc e   be twe e P N   a nd  S NR   is   = 40    .   F igu r e   2   a nd   F igur e   plot   the  OP  of   two  s e c onda r de s ti na ti ons ,   a s   va r ying  int e r f e r e nc e   leve   a nd  powe r   a ll o c a ti on   f a c tor ,   tr a ns mi S NR .   Outa ge   pe r f or manc e   of   1   is   be tt e r   than  that  of   2 .   I c a be   s e e tha whe n   higher   tr a ns mi S NR   is   r e quir e d,   outage   pe r f o r manc e   will   be   im pr ove d   s igni f ica ntl y   a t   c ons ider e r a nge   of   S NR   a nd   OP  mee ts   s a tur a ti on  tr e nd   a s   S NR   is   f r o 50   ( dB )   to  60  ( dB ) .     T he   a s ympt oti c   c ur ve s   matc with   the  a na lyt ica c ur ve s   ve r we ll   a h igh  S NR .   T his   output   c onf i r ms   e xa c a ppr oxim a te  e xpr e s s ions   of   outage   pr oba bil i ty  a r c hived  f or   two  us e r s .   I t   is   int ui ti ve ly  s e e that   no  I T C   c a s e   e xhibi ts   lowe s pe r f or manc e   s ince   no   ha r mf ul   int e r f e r e nc e   f r om   the   P N   e xis ts .   I t   c a be   s e e pe r f or manc e   ga p   of   th e s e   c a s e s   with  dif f e r e nt  da t a   r a te  is   s mall,   it   e xhibi a c c e ptanc e   pe r f o r manc e   f or   s uc h   NO M with  a c c e ptable   s mall  va lue  o f   tar ge r a t e .   I n   a ddit ion ,   M onte - C a r lo  s im ulation   r e s ult s   ma tch  with  a na lyt ica r e s ult s   ve r we ll   in   whole   r a nge   of   S N R .   F igur e   p r o ve that  h igher   r a te  r e s ult   in   wor s c a s e   of   outage   pe r f or manc e .   I a ddit ion,   a s   obs e r va ti on  f r om  F igur e   5,   thr oughput   is   high  a t   high  S NR   a nd  h igh  .             F igur e   2.   Outa ge   pe r f or manc e     ve r s us   S NR   a s e c onda r s our c e     F igur e   3.   I mpac t   of   I T C   on   outage   pe r f or manc e   ve r s us   S NR   a s e c onda r s our c e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l       Study  on  outage  pe r for manc e   gap  of  tw de s ti nati ons   on  C R - N OM A   ne tw or k   ( Hong - N hu  N guy e n)   197         F igur e   4.   Outa ge   pe r f or manc e   ve r s us   tar ge r a tes , with  = 20   (  ) 1 = 0 . 9 a nd  2 = 0 . 1     F igur e   5.   T h r oughput  pe r f or manc e       5.   CONC L USI ON   I thi s   pa pe r ,   C R - NO M ne twor ks   ove r   R a y leigh  f a ding  c ha nne ls   is   s tudi e by  e xplor ing     the  e nd - to - e nd  c los e d - f or e xpr e s s ions   to  indi c a te  outage   pe r f o r manc e   .   T o   c ompar e   the  outage   pe r f or manc e   of   two   s e c onda r de s ti na ti ons ,   we   de r ived   e xpr e s s ions   of   outage   pr oba bil it y   a nd   then  nu mer ica r e s ult s   a r e   pr ovided  p e r f o r manc e   c ompar is ons   of   two  us e r s   i C R - NO M ne twor k.   As   main  r e s ult ,   the   f a ir ne s s   of   two   us e r s   is   s a ti s f ied  a s   in  numer ica r e s ult s   by  the  pr ope r   s e lec ti on  of   powe r   a ll oc a ti on  f a c tor s .   Othe r   c ondit ion  is   that  int e r f e r e nc e   to  p r im a r ne twor k   c a be   c ons t r a ined.   M or e ove r ,   c ompar is on  r e s ult s   of   the  outage   be ha vior   s howe that  1   pe r f or ms   be tt e r   than  2   in  c ons ider e s c e na r ios .   F inally,   in   the  f utur e   wo r k,   we   wil c ons ider   mul ti ple  us e r s   who  ope r a te  in   manne r   of   C R - NO M ne twor k.       AC KNOWL E DGE M E NT S   T he   a uthor s   would   li ke   to   thank   the  a nony mous   r e view s   f o r   the  he lp f ul   c omm e nts   a nd   s ugge s ti ons . T his   wor is   a   pa r o f   the   ba s ic  s c ienc e   r e s e a r c pr ogr a C S 2019 - 42  f unde d   by  th e   S a igon  Unive r s it y.   C or r e s ponde nc e   s hould  be   a ddr e s s e to  Dinh - T hua Do  ( dodinh t hua n@iuh. e du. vn ) .       RE F E RE NC E S   [1 ]   Fed eral   Co mm u n i cat i o n s   Co mm i s i o n s ,   “Faci l i t a t i n g   o p p o r t u n i t i e s   fo fl ex i b l e,   effi ci en t ,   an d   rel i ab l s p ec t ru u s e   emp l o y i n g   co g n i t i v ra d i o   t ec h n o l o g i es , ”  W as h i n g t o n ,   D C,   U SA ,   T ech .   Rep .   FCC  0 2 - 1 5 5 ,   [O n l i n e],   A v ai l a b l e :   h t t p s : / / w w w . fcc. g o v / d o c u men t / fac i l i t a t i n g - o p p o r t u n i t i e s - fl ex i b l e - effi c i en t - an d - rel i ab l e - s p ect r u m - 1 ,   2 0 0 3 .   [2 ]   J .   Mi t o l an d   G .   Q .   Mag u i re,   " Co g n i t i v rad i o :   ma k i n g   s o f t w are  rad i o s   mo re  p ers o n al , "   i n   IE E E   P er s o n a l   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   6 ,   n o .   4 ,   p p .   1 3 - 1 8 ,   A u g   1 9 9 9 .   [3 ]   F.   Z h o u ,   N .   C.   Beau l i e u ,   Z .   L i ,   J .   Si   a n d   P.   Q i ,   " E n erg y - E ff i ci e n t   O p t i ma l   Po w er  A l l o ca t i o n   f o Fad i n g   Co g n i t i v e   Rad i o   Ch an n el s :   E r g o d i Ca p aci t y ,   O u t a g Cap aci t y ,   an d   Mi n i mu m - Ra t Cap aci t y , "   IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   W i r el e s s   Co m m u n i ca t i o n s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   4 ,   p p .   2 7 4 1 - 2 7 5 5 ,   A p ri l   2 0 1 6 .   [4 ]   N .   Z h ao ,   F.   R.   Y u ,   H .   Su n   an d   M.   L i ,   " A d ap t i v Po w er  A l l o cat i o n   Sch emes   fo Sp ect ru Sh ari n g   i n     In t erfere n ce - A l i g n me n t - Ba s ed   Co g n i t i v Ra d i o   N et w o r k s , "   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   V eh i cu l a r   Tech n o l o g y   v o l .   6 5 ,   n o .   5 ,   p p .   3 7 0 0 - 3 7 1 4 ,   May   2 0 1 6 .   [5 ]   Z .   D i n g ,   X .   L ei ,   G .   K .   K arag i an n i d i s ,   R.   Sch o b er,   J .   Y u a n   an d   V .   K .   Bh arg av a,   " A   Su rv ey   o n   N o n - O r t h o g o n a l   Mu l t i p l A cces s   fo 5 G   N et w o r k s :   Res earch   C h al l en g e s   an d   Fu t u re  T ren d s , "   IE E E   J o u r n a l   o n   S e l ect e d   A r ea s   i n   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 1 8 1 - 2 1 9 5 ,   O ct   2 0 1 7 .   [6 ]   T .   L .   N g u y e n   an d   D i n h - T h u an   D o ,   " E x p l o i t i n g   Imp act s   o In t ercel l   In t erfere n ce  o n   SW IPT - A s s i s t ed     N o n - O r t h o g o n a l   Mu l t i p l A c ces s , "   W i r el e s s   C o m m u n i c a t i o n s   a n d   M o b i l e   Co m p u t i n g ,   v o l .   2 0 1 8 ,   p p .   1 - 1 2 ,     A rt i cl ID   2 5 2 5 4 9 2 ,   N o v emb er  2 0 1 8 .   [7 ]   L .   D ai ,   B.   W an g ,   Y .   Y u an ,   S.   H a n ,   C.   an d   Z .   W an g ,   " N o n - o r t h o g o n a l   mu l t i p l acces s   fo 5 G :   s o l u t i o n s ,   ch al l en g es ,   o p p o rt u n i t i es ,   a n d   f u t u re  res earc h   t re n d s , "   IE E E   C o m m u n i c a t i o n s   M a g a z i n e ,   v o l .   5 3 ,   n o .   9 ,     p p .   7 4 - 8 1 ,   Sep t em b er  2 0 1 5 .   [8 ]   S.   M.   R .   Is l am,   N .   A v azo v ,   O .   A .   D o b re,   an d   K . - S.   K w a k ,   “Po w er - D o mai n   N o n - O rt h o g o n al   Mu l t i p l A cc es s   (N O M A i n   5 G   Sy s t em s :   P o t e n t i al s   an d   Ch a l l e n g e s , ”  IE E E   Co m m u n .   S u r ve ys   T u t o r i a l s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   2 ,     p p .   7 2 1 7 4 2 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N:   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   1 ,   F e br ua r 2020   191  -   198   198   [9 ]   H .   Ch i n g o s k a,   Z .   H ad zi - V e l k o v ,   I.   N i k o l o s k an d   N .   Z l at an o v ,   “Res o u rce  A l l o cat i o n   i n   W i rel e s s   Po w ered   Co mmu n i ca t i o n   N et w o r k s   w i t h   N o n - O r t h o g o n a l   Mu l t i p l A cces s , ”  IE E E   W i r e l es s   Co m m u n i c a t i o n s   Let t er s ,   v o l .   5 ,   n o .   6 ,   p p .   6 8 4 - 6 8 7 ,   D ec  2 0 1 6 .   [1 0 ]   P.   D .   D i aman t o u l ak i s ,   K .   N .   Pap p i ,   Z .   D i n g   an d   G .   K .   K arag i an n i d i s ,   “W i re l es s - Po w ered   Co mm u n i cat i o n s   w i t h   N o n - O r t h o g o n a l   Mu l t i p l A cces s , ”  IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   W i r e l es s   Co m m u n i ca t i o n s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 2 ,     p p .   8 4 2 2 - 8 4 3 6 ,   D ec  2 0 1 6 .   [1 1 ]   P.   D .   D i aman t o u l a k i s ,   K .   N .   Pap p i ,   G .   K .   K arag i an n i d i s ,   H .   X i n g   an d   A .   N al l an a t h a n ,   “J o i n t   D o w n l i n k / U p l i n k   D es i g n   fo W i rel e s s   Po w ered   N et w o r k s   w i t h   In t erferen c e, ”  IE E E   A cce s s ,   v o l .   5 ,   p p .   1 5 3 4 - 1 5 4 7 ,   2 0 1 7 .   [1 2 ]   D i n h - T h u an   D o   an d   Ch i - Ba o   L e,   “A p p l i cat i o n   o N O MA   i n   W i rel e s s   Sy s t em  w i t h   W i re l es s   Po w er  T ra n s fer   Sch eme:   O u t a g an d   E rg o d i Cap ac i t y   Perfo rma n ce  A n al y s i s , ”  S en s o r s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 0 ,   2 0 1 8 .   [1 3 ]   D i n h - T h u an   D o   an d   M.   S.   V an   N g u y e n ,   “D e v i ce - to - d ev i ce  t ra n s m i s s i o n   mo d es   i n   N O M A   n e t w o rk   w i t h   an d   w i t h o u t   W i re l es s   Po w er  T ran s fer, ”  Co m p u t er   C o m m u n i ca t i o n s ,   v o l .   1 3 9 ,   N o .   1 ,   p p .   6 7 - 7 7 ,   May   2 0 1 9 .   [1 4 ]   D .   D o ,   M.   V aezi   an d   T .   N g u y en ,   “W i r el e s s   Po w ere d   Co o p erat i v Rel a y i n g   U s i n g   N O M A   w i t h   Imp erfec t   CSI,   2 0 1 8   IE E E   G l o b ec o m   W o r k s h o p s ,   A b u   D h ab i ,   U n i t e d   A rab   E mi ra t es ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 8 .   [1 5 ]   D .   T .   D o   an d   A .   T .   L e,   “N O MA   b as e d   co g n i t i v rel ay i n g :   T ran s cei v er  h ard w are  i mp a i rmen t s ,   rel ay   s e l ect i o n   p o l i c i es   an d   o u t a g p erfo rma n ce  co m p ari s o n , ”  Co m p u t e r   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 4 6 ,   p p .   1 4 4 - 1 5 4 ,   May   2 0 1 9 .   [1 6 ]   D i n h - T h u an   D o ,   Ch i - Bao   L e,   A .   T .   L e ,   “Co o p erat i v u n d erl a y   co g n i t i v rad i o   as s i s t ed   N O MA :   s eco n d ar y   n et w o rk   i mp r o v eme n t   an d   o u t ag p erf o rman ce, ”  TE LK O M NIK A   Tel eco m m u n i ca t i o n   Co m p u t i n g   E l ec t r o n i cs   a n d   Co n t r o l v o l .   1 7 ,   n o .   5 ,   p p .   2 1 4 7 - 2 1 5 4 ,   O ct o b er  2 0 1 9 .   [1 7 ]   D i n h - T h u an   D o ,   T .   T .   T h i   N g u y e n ,   “E x ac t   O u t a g e   Per fo rman ce  A n al y s i s   o A m p l i fy - a n d   F o rw ar d - A w are  Co o p erat i v N O M A , ”  TE LKO M NIK A   Tel eco m m u n i ca t i o n   Co m p u t i n g   E l ect r o n i c s   a n d   Co n t r o l ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,     p p .   1 9 6 6 - 1 9 7 3 ,   O ct o b er  2 0 1 8 .   [1 8 ]   D .   T .   D o   et   al .   “W i rel es s   p o w er  t ran s fer  en ab l ed   N O MA   rel a y   s y s t em s :   t w o   SIC  mo d es   an d   p erfo rm an c e   ev al u at i o n , ”  TE LKO M NIKA   Tel ec o m m u n i c a t i o n   Co m p u t i n g   E l ect r o n i c s   a n d   Co n t r o l ,   v o l .   1 7 ,   n o .   6 ,   p p .   2 6 9 7 - 2 7 0 3 ,   D ecemb er  2 0 1 9 .   [1 9 ]   T h a n h - L u a n   N g u y en   a n d   D i n h - T h u a n   D o ,   “Po w e A l l o c at i o n   Sc h emes   f o W i rel e s s   Po w ered   N O M A   Sy s t em s   w i t h   Imp erfect   CS I:   S y s t em  mo d el   an d   p erf o rman ce  a n al y s i s , ”  In t er n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   Co m m u n i ca t i o n   S y s t e m s   v o l .   3 1 ,   n o .   1 0 ,   A u g u s t   2 0 1 8 .   [2 0 ]   D .   T .   D o ,   A .   T .   L an d   B.   M.   L ee,   “O n   Perfo rman ce  A n al y s i s   o U n d erl a y   Co g n i t i v Rad i o - A w are  H y b ri d   O MA / N O M A   N e t w o rk s   w i t h   Imp erfect   C SI, ”  E l ect r o n i cs ,   v o l .   8 ,   n o .   7 ,   J u l y   2 0 1 9 .   [2 1 ]   D .   T .   D o ,   A .   T .   L e,   C.   B.   L e   an d   B.   M.   L ee   “O n   E x ac t   O u t a g an d   T h ro u g h p u t   Perfo rman ce  o Co g n i t i v Rad i o   b as e d   N o n - O r t h o g o n a l   Mu l t i p l A cces s   N e t w o rk s   w i t h   an d   W i t h o u t   D 2 D   L i n k , ”  S e n s o r s ,   v o l .   1 9 ,   J u l y   2 0 1 9 .   [2 2 ]   D .   T .   D o ,   M.   S.   V an   N g u y e n ,   T .   A .   H o an g ,   B. - M.   L ee,   “E x p l o i t i n g   J o i n t   Bas S t at i o n   E q u i p p ed   M u l t i p l A n t e n n a   an d   F u l l - D u p l ex   D 2 D   U s er s   i n   P o w er  D o m ai n   D i v i s i o n   Bas e d   Mu l t i p l A cces s   N et w o r k s , ”  S en s o r s ,   v o l .   1 9 ,     n o .   1 1 ,   Ma y   2 0 1 9 .   [2 3 ]   D .   T .   D o ,   M.   S.   V .   N g u y e n ,   T .   A .   H o a n g   a n d   M.   V o zn ak ,   N O M A - A s s i s t ed   M u l t i p l e   A cce s s   Sc h eme  f o I o T   D ep l o y men t :   Rel a y   Sel ec t i o n   Mo d el   a n d   Secrec y   Perfo r man ce  Imp ro v emen t , ”  S en s o r s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   3 ,   Feb   2 0 1 9 .   [2 4 ]   G .   N au ry zb ay e v ,   S.   A rzy k u l o v ,   T .   A .   T s i f t s i s   an d   M.   A b d a l l a h ,   “Perfo r man ce  o Co o p era t i v U n d erl a y   CR - N O MA   N et w o r k s   o v er  N ak a g ami - C h an n el s ,   2 0 1 8   IE E E   I n t e r n a t i o n a l   Co n f e r en ce  o n   C o m m u n i c a t i o n s   W o r ks h o p s     (ICC  W o r k s h o p s ) ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 8 .   [2 5 ]   G .   Im  an d   J .   H .   L ee,   “O u t ag Pr o b a b i l i t y   fo C o o p erat i v N O M A   Sy s t ems   w i t h   Imp erfec t   S IC  i n   C o g n i t i v Rad i o   N et w o r k s , ”  i n   IE E E   Co m m u n i ca t i o n s   Let t e r s ,   v o l .   2 3 ,   n o .   4 ,   p p .   6 9 2 - 6 9 5 ,   A p r i l   2 0 1 9 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.