基于MATLAB的认知无线电网络功率分配优化系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现认知无线电网络中次用户功率分配优化。通过干扰温度模型与功率控制算法，在满足主用户干扰约束的前提下，最大化次用户总吞吐量。适用于动态频谱共享研究。

详 情 说 明

认知无线电网络中基于干扰约束的次用户功率分配优化系统

项目介绍

本项目设计并实现了一个基于MATLAB的认知无线电网络功率分配算法。系统在考虑次用户对主用户干扰约束的条件下，通过优化算法动态分配次用户的发射功率，实现次用户总吞吐量最大化。系统包含干扰温度模型、功率控制机制和约束优化求解模块，能够有效平衡频谱利用效率和主用户保护需求。

功能特性

• 干扰温度建模与约束处理：精确建立主用户接收端的干扰温度模型，确保干扰功率在安全阈值内
• 多算法优化求解：支持凸优化理论（含拉格朗日对偶方法）和智能优化算法（遗传算法/粒子群优化）两种求解策略
• 全面可视化分析：提供干扰温度分布热力图、算法收敛曲线等多种可视化工具
• 约束满足度验证：自动生成干扰约束满足度验证报告，确保系统安全运行
• 灵活的场景配置：支持二维/三维网络场景，可自定义信道参数和功率约束

使用方法

输入参数配置

1. 主用户接收机位置坐标：设置主用户接收机的二维/三维坐标矩阵
2. 次用户发射机-接收机对信息：配置次用户的位置坐标和信道增益矩阵
3. 干扰温度阈值：定义主用户最大可容忍干扰功率密度
4. 功率约束设置：指定次用户最大可用功率约束向量
5. 信道参数配置：设置路径损耗指数、噪声功率谱密度等信道参数

运行流程

1. 修改输入参数配置文件
2. 运行主程序启动功率分配优化
3. 查看输出结果和分析图表
4. 验证干扰约束满足情况

输出结果

• 最优功率分配方案（次用户功率向量）
• 系统总吞吐量优化结果
• 干扰温度分布热力图
• 算法收敛曲线图
• 干扰约束满足度验证报告

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：优化工具箱、统计和机器学习工具箱
• 内存要求：至少4GB RAM（建议8GB以上）
• 显示器分辨率：支持1280×720或更高分辨率以实现最佳可视化效果

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括网络场景初始化、干扰温度模型建立、优化算法选择与执行、结果验证与可视化输出。该文件协调各功能模块的协同工作，实现从参数输入到结果输出的完整处理流程，提供用户交互界面和算法性能分析功能，确保功率分配优化任务的顺利完成。