MATLAB实现的认知无线电频谱感知与空闲信道识别系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现基于能量检测的频谱感知算法，通过分析接收信号能量特征判断信道占用状态，实时监测目标频段并识别频谱空穴，适用于认知无线电环境的高效频谱管理。

详 情 说 明

基于能量检测的认知无线电频谱感知与空闲信道识别系统

项目介绍

本项目实现了一个认知无线电环境下的频谱感知系统，采用基于能量检测的核心算法。系统通过分析接收信号的能量特征，智能判断目标信道是否被主用户占用。当检测到信号能量低于预设阈值时，系统判定该频段处于空闲状态（即存在频谱空穴），此时认知用户可以安全接入使用。该系统具备完整的信号处理链路，包含信号采集、能量计算、阈值判定和决策输出四个核心模块，并支持对多个信道进行并行检测，有效提升频谱利用效率。

功能特性

• 核心能量检测算法：实现经典的频谱感知能量检测方法，通过计算接收信号的能量并与动态阈值进行比较，完成信道状态判别。
• 自适应阈值设置：支持根据实时估计的环境噪声功率自动调整检测阈值，提高系统在不同信噪比条件下的检测鲁棒性。
• 多信道并行处理：能够同时对多个目标信道或频段进行能量检测与状态分析，显著提升监测效率。
• 全面的性能评估：系统可输出虚警概率、检测概率、信噪比估计等关键性能指标，用于评估算法有效性。
• 结果可视化：提供频谱能量分布图、时间-能量变化曲线等直观的图形化输出，辅助用户进行监测与分析。

使用方法

1. 配置参数：根据实际监测需求，设置检测时长、采样频率、目标频段中心频率与带宽等系统参数。
2. 输入数据：准备来自射频前端的IQ采样数据（复数向量形式），并提供当前环境的噪声功率估计值。
3. 设置阈值：可选择手动设定一个固定的检测阈值，或启用自适应阈值算法由系统自动计算。
4. 运行系统：执行主程序，系统将开始对输入信号进行处理与分析。
5. 获取结果：查看输出的信道状态判决结果（空闲/占用）、各信道能量统计矩阵、性能指标以及可视化图谱。

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2016b 或更高版本。
• 硬件建议：具有足够内存（建议4GB以上）以处理大规模的信号数据和多信道并行计算。

文件说明

主程序文件整合了系统的完整工作流程，其主要功能包括：初始化系统参数与资源配置，调用信号采集模块读取或生成时域信号，执行核心的能量检测算法以计算信号能量，根据预设或自适应阈值完成信道状态的最终判决，并生成包含二值化结果、能量统计矩阵及性能指标在内的多项输出，同时驱动可视化模块绘制频谱能量图和时间-能量曲线。