MATLAB仿真蜂窝网络与D2D混合资源分配平台

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现蜂窝用户与终端直通用户（D2D）的混合资源分配仿真。通过构建系统模型，模拟D2D用户复用蜂窝上行链路资源的动态分配机制，为5G/6G网络资源管理研究提供可复用的仿真工具。

详 情 说 明

蜂窝网络与终端直通混合资源分配仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB平台的仿真平台，专注于研究蜂窝用户（Cellular User）与设备直通用户（D2D User）共存场景下的混合网络资源分配问题。平台通过构建精确的系统模型，仿真D2D用户复用蜂窝用户上行链路资源的典型场景，实现了动态功率控制与干扰协调机制。其核心目标是在满足用户服务质量需求的前提下，优化系统整体吞吐量与用户间的公平性，为下一代无线通信网络资源管理策略的研究与评估提供有力工具。平台具备良好的扩展性，可进一步支持多小区、多天线等复杂场景的仿真。

功能特性

• 混合资源复用：模拟D2D用户对蜂窝用户上行链路的资源复用，有效提升频谱效率。
• 动态功率控制：基于非合作博弈理论，实现用户发射功率的分布式优化，平衡链路质量与网络干扰。
• 智能干扰协调：采用拉格朗日对偶优化方法，进行集中式干扰管理，确保用户通信的可靠性。
• 基于图论的资源分配：利用图论算法为D2D用户智能选择复用的蜂窝资源块，优化整体网络性能。
• 全面性能评估：输出系统吞吐量、用户公平性指数（如Jain‘s Fairness Index）、算法收敛性以及网络干扰分布等多维度性能指标。
• 结果可视化：提供功率控制迭代过程、性能对比曲线、干扰热力图等丰富的图表，直观展示仿真结果。
• 模块化设计：代码结构清晰，便于后续扩展至多小区、MIMO等更复杂的网络模型。

使用方法

1. 配置参数：在运行主程序前，请根据仿真需求，设置或修改相应的输入参数。主要的输入包括：

* 用户位置信息：定义蜂窝用户与D2D用户在二维空间中的坐标。 * 信道参数：配置路径损耗指数、阴影衰落等信道模型参数。 * 网络配置信息：设定蜂窝小区半径、用户数量、最大发射功率、背景噪声功率等。 * QoS需求数据：指定各类用户要求的最低传输速率门限。

1. 运行仿真：在MATLAB命令窗口中执行主程序文件，启动仿真过程。平台将自动完成系统初始化、算法迭代计算和结果分析。

1. 查看结果：仿真结束后，程序会自动生成并展示各项输出结果，主要包括：

* 资源分配结果矩阵：显示D2D用户与蜂窝用户资源块的最终映射关系。 * 功率控制结果图表：绘制各用户发射功率随迭代次数的变化曲线。 * 性能分析报告与图表：展示系统吞吐量、公平性指数等关键性能指标的曲线和数值。 * 干扰分布热力图：可视化不同资源复用模式下网络内的干扰强度分布。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件平台：MATLAB R2018a 或更高版本
• 推荐配置：为确保复杂场景仿真的流畅运行，建议计算机拥有充足的内存（8GB以上）。

文件说明

主程序文件作为整个仿真平台的核心调度与执行中枢，主要负责完成以下关键任务：首先，对仿真环境进行初始化，包括读取用户输入的网络参数、根据配置生成用户位置以及计算初始信道状态信息；其次，协调并调用基于图论的资源分配算法、非合作博弈功率控制算法以及拉格朗日对偶干扰协调算法等核心模块，进行迭代优化计算；最后，对算法输出的结果进行汇集、处理与性能评估，并生成相应的数据文件与可视化图表用于结果展示与分析。